Simulink快速入门

一.Simulink是什么
二.什么时候开始学习Simulink
三.如何学习Simulink
四.Simulink与电控技术有何关系
五.Simulink需要学习到什么程度
六.Simulink最常用的模块
七.Simulink版本的选择
八.Simulink有何缺点
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# Simulink快速入门

## 一.Simulink是什么？<a name="Simulink是什么"></a>

Simulink是一个模块图环境，用于多域仿真以及基于模型的设计。它支持系统级设计、仿真、自动代码生成以及嵌入式系统的连续测试和验证。Simulink 提供图形编辑器、可自定义的模块库以及求解器，能够进行动态系统建模和仿真。Simulink 与 MATLAB 相集成，这样不仅能够在 Simulink 中将 MATLAB 算法融入模型，还能将仿真结果导出至 MATLAB 做进一步分析。

Simulink的特点：

1. 交互式建模：提供大量功能模块便于用户快速建立模型，建模仅需利用鼠标拖放功能块并将其连接起来。

2. 交互式仿真：仿真结果可以动态显示，并可以在仿真过程中随时修改参数。

3. 扩展与定制：提供了一个开放式的环境，允许用户扩充功能，可以将C、 fortran编写的算法集成到框图中。

4. 专业的模型库：针对不同行业和领域提供了专业模型库。

## 二.什么时候开始学习Simulink？<a name="什么时候开始学习Simulink"></a>

通常，在学习了MATLAB的基础知识之后，就可以开始学习Simulink了。关于MATLAB的基础知识，可以参考本站《[MATLAB快速参考手册](./matlabreference.html)》。

## 三.如何学习Simulink？<a name="如何学习Simulink"></a>

初学Simulink，有3种入门路径：（1）官方文档。（2）书籍与网络资料。（3）视频。3种路径难度依次下降，但是需要的学习时间依次增加。

如果您有不错的MATLAB编程基础与较强的学习能力，比如您是一名熟练的软件工程师，从Simulink官方文档入门是最快捷有效的学习方法。

如果您有一些MATLAB编程基础，比如您是一名系统学习过MATLAB的理工科大学生，从Simulink书籍与网络资料入门是比较快捷的学习方法。

如果您没有编程基础，比如您是一名大一新生，从Simulink视频入门是难度最低的学习方法，但是需要的学习时间是比较长的。

Simulink官方中文文档链接：

[Simulink 快速入门 - MathWorks 中国](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/getting-started-with-simulink.html)

Simulink书籍也是比较丰富的，比如《控制系统建模与仿真-基于MATLAB/Simulink的分析与实现》、《Simulink仿真及代码生成技术入门到精通》等。

网络上也有一些不错的Simulink学习资料，比如：

[Simulink仿真入门到精通（一） Simulink界面介绍 - 叮叮当当sunny - 博客园 (cnblogs.com)](https://www.cnblogs.com/dingdangsunny/p/12235637.html)

这个Simulink仿真入门到精通有19个专题，可以用于Simulink仿真学习入门。

Simulink学习视频同样丰富，其中较为流行的学习视频：

[Simulink 基础入门培训_哔哩哔哩_bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1Kz4y1r7ep/?p=1&vd_source=eee1fa96c4c50c361ee4fe7f40c0f9a8)

[Simulink1.1simulink简介_哔哩哔哩_bilibili](https://www.bilibili.com/video/BV1L7411a7uL?p=1)

## 四.Simulink与电控技术有何关系？<a name="Simulink与电控技术有何关系"></a>

电控系统软硬件开发遵循V型开发模式，如下图是电控系统控制器类产品常见的一种V型开发模式，在仿真验证阶段，自动代码生成阶段与硬件在环测试阶段，MATLAB/Simulink都是使用最为广泛的工具软件。可以说，MATLAB/Simulink是ECU开发与测试的标准工具。

![](images/2022-11-28-12-21-29-image.png)

## 五.Simulink需要学习到什么程度？<a name="Simulink需要学习到什么程度"></a>

Simulink是面向整个科技领域与工程领域的，因此Simulink提供的功能非常丰富。作为一名电控工程师，不需要也不可能掌握整个Simulink，只需要掌握Simulink最基础最常用的模块即可。关于Simulink最基础最常用的模块，可以参考下一章节的内容。

MATLAB/Simulink如何应用于控制系统，可以参考网站[Control Tutorials for MATLAB and Simulink]([Control Tutorials for MATLAB and Simulink - Home (umich.edu)](https://ctms.engin.umich.edu/CTMS/index.php?aux=Home))，这个网站对控制系统进行了全面的讲解，包括建模、分析、PID控制器、根轨迹、频域分析、状态空间方法、数字控制器等。网站提供了大量的实例，实例从开始的理论分析到模型构建，仿真代码撰写，仿真结果分析等，整个过程都包含了，十分详细，值得学习。

另外，针对汽车应用领域，Simulink提供了几个汽车领域专用工具箱，推荐学习：

- [Powertrain Blockset](https://ww2.mathworks.cn/help/autoblks/index.html) 提供完整组合的汽车动力总成参考应用模型，包括汽油、柴油、混合动力和电力系统。

- [Vehicle Dynamics Blockset](https://ww2.mathworks.cn/help/vdynblks/index.html) 提供完整组合的参考应用模型，可在三维环境中仿真驾驶操作。

- [Automated Driving Toolbox](https://ww2.mathworks.cn/help/driving/index.html) 提供了算法和工具以用于设计、仿真和测试 ADAS 和自主驾驶系统。

- [Model-Based Calibration Toolbox](https://ww2.mathworks.cn/help/mbc/index.html) 提供了 App 和设计工具以最优地标定复杂的引擎和动力总成子系统。

## 六.Simulink最常用的模块<a name="Simulink最常用的模块"></a>

Simulink提供了数百个模块，其中最常用的模块有十多个。

| 模块名称 | 模块所在的库 | 模块的功能 |
| -------------------------------------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------- | --------------------------------------------------- |
| [Function-Call Subsystem](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/functioncallsubsystem.html) | Simulink / Ports & Subsystems | 由外部函数调用输入控制执行的子系统（比如调用周期性任务） |
| [Subsystem](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/subsystem.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Ports & Subsystems | 对各模块进行分组以创建模型层次结构（层次化建模必备） |
| [Constant](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/constant.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Sources | 生成常量值 |
| [Inport](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/inport.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Ports & Subsystems Simulink / Sources | 为子系统或外部输入创建输入端口 |
| [Outport](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/outport.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Ports & Subsystems Simulink / Sinks | 为子系统或外部输出创建输出端口 |
| [Add, Subtract](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/add.html) | Simulink / Math Operations | 输入信号的加减运算 |
| [Product](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/product.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Math Operations | 标量和非标量的乘除运算 |
| [Gain](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/gain.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Math Operations | 将输入乘以常量 |
| [Relational Operator](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/relationaloperator.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Logic and Bit Operations | 对输入执行指定的关系运算 关系运算包括==、~=、<、<=、>=、> |
| [Logical Operator](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/logicaloperator.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Logic and Bit Operations | 对输入执行指定的逻辑运算 逻辑运算包括AND、OR、NAND、NOR、XOR、NXOR、NOT |
| [Switch](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/switch.html) | Simulink / Commonly Used Blocks Simulink / Signal Routing | 基于第二个输入的值在第一个输入和第三个输入之间切换输出 |
| [Switch Case](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/switchcase.html) | Simulink / Ports & Subsystems | 使用类似于 switch 语句的逻辑选择子系统执行 |
| [If](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/if.html) | Simulink / Ports & Subsystems | 使用类似于 if-else 语句的逻辑选择子系统执行 |
| [Merge](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/merge.html) | Simulink / Signal Routing | 将多个信号合并为一个信号 始终使用条件执行子系统来驱动 Merge 模块，而不涉及任何中间模块 |
| [1-D Lookup Table](https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/1dlookuptable.html) | Simulink / Lookup Tables | 一维查表模块 |

对于电控系统应用软件开发来说，使用上面的十多个模块再加上Stateflow，已经可以覆盖绝大多数功能的建模需求。

## 七.Simulink版本的选择<a name="Simulink版本的选择"></a>

Simulink是与MATLAB绑定的，无法单独选择Simulink的版本，关于MATLAB版本的选择，请参考《[MATLAB快速入门](./matlab.html)》中的章节《MATLAB版本的选择》。

## 八.Simulink有何缺点？<a name="Simulink有何缺点"></a>

作为一个商业软件，Simulink的第一个缺点就是价格昂贵。

Simulink的第二个缺点是慢，对于一台普通的个人电脑，比如四核心16G内存固态硬盘，MATLAB的启动时间通常需要10秒以上，而打开Simulink还额外需要20秒以上，也就是说，对于电控行业最常用的开发测试环境Simulink，光启动就需要30秒以上。