Matlab、Simulink與自動控制的關係2004/11/5余季亘Matlab、Simulink與自動控制的關係余季亘生機三甲0914324摘要在自動控制中，會有許多的資料要用曲線圖表示，也有用方塊圖來示意，如果是以手寫的方式作的話，方塊流程圖是沒有問題，但是在步階響應、Impulse等方面的取點繪圖上就有相當的困難了，而要顯示在電腦上就更不容易了，所以Matlab是一套很適合處理這方面問題的軟體，Simulink則是在Matlab中的一個功能。關鍵詞：Matlab、Simulink前言[1]Matlab集合了數值分析、矩陣運算、訊號處理、系統模擬及圖形繪製等功能，同時具備非常簡單的使用者介面，讓使用者可以很容易的來描述問題、解決問題，方便快速地達成使用者的要求與目標，而不需如傳統式的語言(如Basic、Pascal、C、Fortran等)做冗長的程式撰寫。在大學的課程裡，matlab早已成為許多課程輔助學習的工具，諸如應用線性代數、數值分析、控制系統及訊號處理等。而matlab也廣泛應用在工業界的研發與設計上，協助工程師做電腦輔助設計與模擬，解決工程上的問題。Matlab的全名為Matrixlaboratory(矩陣實驗室)的縮寫。顧名思義，matlab軟體的運算處理方式是以矩陣為基礎。Matlab的工作模式有三種：直接在命令視窗(CommandWindow)中逐行撰寫程式，並在按下Enter鍵後逐行執行程式。在文字編輯器中依規定的語法撰寫程式，並儲存成附加檔名為.m的檔案名稱，欲執行時再於命令視窗中鍵入該名稱，同樣按下Enter鍵後執行程式。利用Simulink所提供的功能方塊及方塊間的連結來模擬系統的動態響應。Simulink為建構在matlab環境下的模擬工具，是一種用來分析與模擬系統動態特性的軟體。Simulink為採用視窗的方式配合滑鼠的運用，建立及模擬動態系統模型。藉由圖形化功能方塊的建立且將各圖形方塊加以連結成一個模擬系統，用以簡化設計的流程並模擬分析。Simulink在使用上可分成兩個階段：模型建立階段與模型分析階段。使用者在模型建立階段先建立系統的方塊圖模型；再利用模型分析的功能，分析系統的動態特性。在實際應用上，這兩個階段經常是交替使用，藉由不斷修改系統模型的架構及模擬分析，檢視系統特性是否符合設計要求，已完成系統的設計。材料與方法Matlab、Simulink可以用在許多方面，下面的資料[2]簡單的敘述了應用的範圍。許多居世界領導地位的企業都採用MATLAB&Simulink進行控制系統之設計開發。這些公司因而得以用較過去更為快速且更符合成本效益之方式，來完成導向系統、引擎控制系統、自動飛行系統、防鎖死煞車系統、及許多其他內嵌式控制系統之開發工作。有了MATLAB&Simulink，您可以採用模型基礎設計(model-baseddesign)的概念來開發系統。透過控制系統模塊圖表、實體零組件模型化、狀態圖及流程圖等工具，您可以即時地模擬並測試您的設計，進而預測並提升系統的性能。一但模型開發完成，您還可以將模型自動轉換成C程式碼。以Simulink為例，它將PC-based控制實驗程式的方塊流程圖[3]表現出來，看起來很舒服。PC-based控制實驗程式：在演算法建立後，我們先以MATLAB軟體進行實驗模擬，完成初步評估與測試之後，我們再運用LabView軟體與類比數位轉換卡發展了FX-LMS控制演算法。在本計畫執行中，此部分工作扮演者十分重要的角色，我們先在PC上進行控制實驗，檢驗並修正控制演算法。而此部分的成果亦可提供未來發展各式控制方法的實驗平台。結論自動控制中常常會用到一些流程圖、響應圖，有了Matlab這套功能強大的軟體幫助，在與電腦連結時更加方便，也更加精美，一些平常很難畫的二階、多階系統的響應也都可以輕鬆完成，而方塊圖也可以藉由Simulink更有系統的製作出來，互相比較修正，省時效果又好。Matlab除了Simulink還有許多不同的模擬工具，在將來的學習上或許不會有機會接觸到，但是這些工具不論控制工程的應用或是其他方面，相信都是很好用的模擬工具。四、參考文獻陳朝光、陳介力、楊錫凱.自動控制.民90.高立圖書有限公司.448.9.7549.90c0000903ISBN:957-584-585-4HYPERLINK"http://www.terasoft.com.tw/products/control/control0306.asp"http://www.terasoft.com.tw/products/control/control0306.asphttp://emotors.ncku.edu.tw/