Scilab是一种类似于商业软件Matlab的科学计算软件,Scilab集成了多种工具箱,其中最著名的就是xcos,它是一个动态仿真的图形化的结构图编辑器. xcos在功能上类似于MATLAB中的SIMULINK.该仿真器用图形模块的方式来直观、有效地表现物理过程或数字模型中的数据传递、演算、变换、显示等过程. 仿真系统是一种对系统问题求数值解的计算技术,尤其当系统无法通过建立数学模型求解时,仿真技术能有效地来处理.
例1一个简单的仿真例子:函数y=3sinx正弦波信号生成、放大与显示
说明: 上述仿真系统需要四个元件:正弦信号发生器、示波器、事件(时间)发生器和增益器
正弦信号发生器事件(时间)发生器
增益器
被调用模块
开始运行
时间发生器
显示输出等
(如示波器)
(sinx)*3 sinx发生器
例2物体从高空竖直下落时,除了受到地球重力的作用,还受到空气阻力的作用.阻力的大小与物体的形状和运动速度有关,假设空气阻力正比于速度的平方,即2 f k v
=⋅,k称为阻力系数. 如果有一个10
m=千克的物体从离地1500
h=米的空中竖直下落,下落时初速度为0,求其落地时的速度.
取阻力系数约为0.5
k=,重力加速度2
9.80/
g m s
=.
模型建立:
设()
v t、()
s t分别表示物体下落t秒后的速度(单
位米/秒)和距离地面的高度(单位米). 如图1所示,
由牛顿第二定理得:
()
()
2
00
dv
mg f m
dt
f kv
v
s h
⎧
-=
⎪
⎪⎪
=
⎨
⎪=
⎪
=
⎪⎩
()
()
2
9.80.05
00
01500
dv
v
dt
v
s
⎧
-
林妙可被毒虫咬伤=
⎪离子膜烧碱
⎪
⇒=
⎨
⎪=
⎪
⎩
建立上述系统的仿真系统(1):
图1
上述仿真系统的调用原理示意图
网邻上述方程系统需要将微分方程转化为积分方程:
()()2209.80.059.80.05t dv
v v t v dt dt
-=
⇒=-⎰
系统运行输出v-t 图:
被调用模块
开始运行
时间发生器 显示输出等 (如示波器)
2
9.80.05v -计算()()20
9.80.05t
v t v dt
=-⎰
建立上述系统的仿真系统(2):
上述仿真系统的调用原理示意图
雨污分流器
有一个t形工件系统运行输出除v-t 图(如上图)和s-t 图:
被调用模块1
开始运行
时间发生器
显示输出
v(t)图
2
9.80.05v -计算()()20
9.80.05t
v t v dt
=-⎰被调用模块2
显示输出 s(t)图
测试机器人
()
1500s t -计算()()0
t
s t v t dt
=⎰