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[Matlab] Simulink用得多了，不知道sim()函數你又知多少？

03-22

前言

Simulink作為MATLAB中最為強大的APP，相信用的人不會少，不過MATLAB里的sim()函數，你們又知道多少呢？用過Simulink的同學應該不會對這個界面感到陌生吧。

圖形界面的好處是直觀，學習成本低，使用方便，但是當你的Simulink模型只剩下參數需要修改，又或者需要批量模擬的時候，這個圖形界面就不一定能夠滿足你的要求了，這個時候就該sim()函數閃亮登場了。

使用場景

其實說白了sim()函數其實就是調用simulink模型的一個介面，雖然看上去挺簡單，但是功能很齊全。而它的使用場景有以下幾種情況：

  • 批量模擬

    當Simulink模型已經固定下來需要調參或者需要批量模擬的時候，循環語句+sim()函數能夠輕鬆實現這個目標，而且還可以使數據自動導出保存。
  • 參數優化

    這其實已經是以函數的方式調用simulink模型了，這樣的話，MATLAB一眾的優化函數自然就能夠用上了
  • 性能提升

    使用函數調用以後，模擬的時間是能夠降下去的，主要是因為圖形界面的開銷沒有了

簡單入門

例：使用默認模型配置參數對模型Simulink_Model進行模擬，結果返回到工作空間中，模型文件要在同一目錄下

simOut = sim(Simulink_Model,ReturnWorkspaceOutputs,on);

進階使用

接下來就要對更多模擬的參數進行細節的調整，基本上在圖形界面上經常調整的比如變步長模式的絕對容差，定步長模式裡面的步長，求解器，求解模式，停止時間等等都可以在這裡進行設置，不過要是不用改的話，就不設置就好了，會按照你在圖形界面設定好的配置進行運行的。

例：假在絕對容差為 1e-5 的條件下以 Rapid Accelerator 模式對模型 Simulink_Model 進行模擬，並將狀態保存在 xoutNew 中，將輸出保存在 youtNew 中。

simOut = sim(vdp,SimulationMode,rapid,AbsTol,1e-5,...
StopTime, 30, ...
ZeroCross,on, ...
SaveTime,on,TimeSaveName,tout, ...
SaveState,on,StateSaveName,xoutNew,...
SaveOutput,on,OutputSaveName,youtNew,...
SignalLogging,on,SignalLoggingName,logsout);

批量模擬

當然啦，單次的模擬是體現不出來這個函數的威力的，最起碼也要批量模擬才能夠體現出這個函數的優勢，以下是我進行批量模擬的一段代碼，其實搞清楚了過程是很簡單的。

例在MATLAB腳本的目錄下有一個名為 Simulink_Model 的simulink模型文件，需要對裡面的一個叫 parameter 的參數進行批量模擬，那麼對應的常式如下

首先要定義出需要進行批量模擬的參數，然後創建一個 Simulink.SimulationInput 類，然後利用 setVariable() 這個函數對模型里的參數進行賦值，代碼裡面 D_m 是模型中對應參數的名字。

然後利用循環構建一個 SimulationInput 結構體組成的數組，放進函數裡面進行模擬就可以了。

至於模擬結果嘛，其實原來保存進工作空間的結果，都會保存在simOut這個結構體裡面，模擬結束後翻一下這個結構體就可以了。

%% 添加批量運行參數
parameter = 1 : 5;

%% 定義Simulink模型批量運行
model = Simulink_Model;
for i = 1:length(parameter)
in(i) = Simulink.SimulationInput(model);
in(i) = in(i).setVariable(D_m, parameter(i));
end
in = in.setModelParameter(AbsTol, 1e-5, ...
SimulationMode, accelerator, ...
Solver, ode4,...
StopTime, 1);

%% 運行批量模擬並載入監視器
simOut = sim(in, ShowSimulationManager, on);

結語

平時碼字比較少，可能語言不是很清晰，不要見怪，有任何不懂的地方，可以查閱MATLAB的官方文檔，鏈接如下，有需要的再補充。

動態系統模擬 sim() 函數幫助?

ww2.mathworks.cn

模擬監視器?

ww2.mathworks.cn圖標批量模擬?

ww2.mathworks.cn


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