Matlab simulink建模与仿真第十二章（信号属性库）

news2024/11/19 11:26:16

参考视频：simulink1.1simulink简介_哔哩哔哩_bilibili

一、信号属性库中的模块概览

1、信号属性操作库

注：数据类型转换模块在第二章中有介绍，本章不再赘述；数据类型传播实例在本章也不进行介绍。

2、信号属性检测库

二、数据类型复制模块

Data Type Duplicate模块的作用是检测所有输入数据的数据类型是否统一，这个数据类型是广义的，可认为是数据的属性，狭义的数据类型、维度、是否是复数、采样时间等都在讨论范围内，如果输入数据的类型不一致，该模块将会报错。

双击Data Type Duplicate模块可配置其输入端口数目。

三、数据类型传播模块

1、Data Type Propagation模块数据类型传播模块的作用

Data Type Propagation模块有两个参考信号输入端口Ref和一个传播信号输入端口Prop，模块根据参考信号的信息设置传播信号的数据类型和缩放比例，Prop输入返回传播从参考信号输入端口收集的数据类型和缩放信息，然后这些信息通过传播信号输入端口被传递到其它固定点。（通俗地说，Prop连接的信号线上信号的数据类型和缩放比例，由Data Type Propagation模块决定，而Data Type Propagation模块根据何种规则传播数据类型和缩放比例，需要双击它进行配置，可配置的规则多种多样，下面不会进行详细介绍）

2、Data Type Propagation模块配置注意事项

（1）靠近Data Type Propagation模块对话框顶部的规则优先级更高。

①双类型参考输入的优先级高于所有其它输入。

②单值优先于整数和定点数据类型。

③先进行乘法调整，再进行加法调整。

④在从参考信号继承精度或正范围之前，先确定位数。

（2）PosRange比信号的精确最大正范围高一位。

（3）将计算出的位数提升至大于或等于的最小允许值，如果不存在，则出错。

（3）使用该模块时，传播信号输入端口连接的其它模块（针对输出端口被连接的模块）需要将输出数据的类型改为向后传播继承，否则如果按照默认的内部规则继承，可能会造成数据类型冲突而报错。

四、数据比例剥离、继承模块

1、Data Type Scaling strip数据比例剥离模块

（1）数据比例剥离模块的作用是将定点输入信号的缩放比例去掉，它将输入数据类型映射到有足够位数保存输入的最小内置数据类型（简单地说，如果输入的数据类型是浮点数，该模块将其转换为二进制表示形式，并将小数点去掉，得到所谓的“实际值”，这个“实际值”就是不考虑存储单元对应数据的数据类型，存储单元中的内容是什么，实际值就是什么），所存储的实际值就是该模块的输出值。

（2）下例中常数模块的输出数据类型为“fixdt(1,8,4)”（有符号浮点数，最高位是符号位，用8位二进制数表示，其中最后4位用来表示小数），数据比例剥离模块按下图所示式子将5.875转换为二进制形式，去掉小数点后得到“实际值”，然后将其输出之。

2、Data Type Conversion Inherited数据比例继承模块

数据比例继承模块的作用是将第二个输入端口数据的数据类型和比例转换为第一个输入端口数据的数据类型和比例，然后将第二个输入端口数据输出。（可能会存在溢出和量化误差的情况）

五、初始条件、信号转换模块

1、IC初始条件模块

初始条件模块有一个输入端口和一个输出端口，无论输入端口的初始值（即t=0时刻的值）为多少，经过该模块后，输出端口的初始值必为模块中设定的初始值（下图所示的Initial value），此后输出信号马上向输入信号“靠拢”，很快二者完全相等。

2、Signal Conversion信号转换模块

（1）该模块的作用是在不改变输入信号值的情况下将信号转换为新类型并输出。

（2）该模块有以下几种输出可供选择：

①信号拷贝（Signal copy）：如果输入信号不是总线信号，“信号拷贝”选项会创建一个连续的内存段来存储输入信号的拷贝，以提高数据的读取效率；如果输入信号是总线信号，“信号拷贝”选项将输出输入总线的拷贝。

②虚拟总线（Virtual bus）：将输入总线转换为虚拟总线信号。

③非虚拟总线（Nonvirtual bus）：将输入总线转换为非虚拟总线信号。

六、传输率过渡模块

1、Rate Transition传输率过渡模块的作用

在实际系统当中存在这样一种情况，就是两个彼此连接的模块，它们的采样时间不同，这样的系统通常称其为多速率传输系统或多采样率传输系统，这时可以在两个采样率不同的模块之间添加一个Rate Transition模块，以处理以不同速率运行的端口之间的数据传输。

2、Rate Transition传输率过渡模块的使用

（1）Rate Transition模块有几种可实现的功能：

①ZOH：零阶保持器，输入端口连接的系统传输速率较高，输出端口连接的系统传输速率较低（输出端口的采样时间需要比输入端口信号大，且是它的整数倍）。

②1/z：单位延迟，输入端口连接的系统传输速率较低，输出端口连接的系统传输速率较高（输出端口的采样时间需要比输入端口信号小，且需要是它的 $2^{-n}$ ）。

③Buf：在信号控制下将输入数据暂存到缓冲区中，根据调度需求，将缓冲区中的数据输出，发送给下一个模块。

④Db_buf：使用双缓冲区，将输入数据暂存到缓冲区中，根据调度需求，将缓冲区中的数据输出，发送给下一个模块。

⑤Copy：不受保护地将输入数据复制到输出端口。

⑥NoOp：无操作。

⑦混合：扩展为具有不同行为的多个区块。

（2）下例中有3个正弦波信号发生器，其中经过传输率过渡模块的两个信号发生器，一个采样时间为0.1s，另一个采样时间为0.2s，对前者使用传输率过渡模块将采样时间“修改”为0.2s，对后者使用传输率过渡模块将采样时间“修改”为0.1s，可看到前者经处理后的输出波形采样时间变为0.2s，采用时间比原本长，波形发生改变，而后者因为“修改”后的采样时间恰好为原本的二分之一，所以输出波形并没有什么变化。