Simulink Hauptmerkmale

• Breit aufgestellte und frei erweiterbare Bibliotheken vorgefertigter Blöcke
• Interaktiver Grafikeditor zum Erstellen und Verwalten intuitiver Blockdiagramme
• Verwaltung komplexer Entwürfe durch hierarchische Segmentierung von Modellen in einzelne Komponenten
• Model Explorer zum Einrichten, Konfigurieren und Durchsuchen aller Signale, Parameter und Eigenschaften eines Modells sowie zum Navigieren in diesen
• Schnittstellen zu anderen Simulationsprogrammen sowie Fähigkeit zur Integration von handgeschriebenem Code und von MATLAB-Algorithmen
• Interaktive oder im Batch-Modus abgearbeitete Simulationen zeitvarianter Systeme mit fester oder variabler Schrittweite
• Bewertung des Modellverhaltens mit Hilfe von Funktionen zur interaktiven Definition von Eingabewerten und zum Anzeigen der resultierenden Ausgabewerte
• Grafischer Debugger zur eingehenden Untersuchung von Simulationsergebnissen und zur Diagnose der Ursachen unerwarteten Verhaltens
• Voller Zugriff auf MATLAB zum Analysieren und Visualisieren von Daten, Entwickeln grafischer Benutzeroberflächen und Definieren von Modelldaten und -parametern
• Analyse- und Diagnose-Werkzeuge zur Sicherstellung der Modellkonsistenz und zur Ermittlung von Fehlern

Modelle können aus einzelnen Entwurfskomponenten aufgebaut sein, die ihrerseits wiederum separate Modelle darstellen können.

Erstellen, Bearbeiten und Verwalten von Modellen

Mit Simulink und seinem umfassenden Angebot vordefinierter Blöcke können Sie schnell ein detailliertes Blockdiagramm des anvisierten Systems aufbauen, modellieren und verwalten. Simulink enthält Werkzeuge für die hierarchische Modellierung, die Datenverwaltung und für die Konfiguration von Subsystemen. Es erleichtert dadurch das Erstellen kompakter und exakter Darstellungen, unabhängig von der Komplexität Ihres Systems.

Auswählen und Abstimmen von Blöcken

Simulink enthält mehr als 1000 Blöcke mit Funktionen, die üblicherweise für die Systemmodellierung benötigt werden. Dazu gehören:

• Kontinuierliche und diskrete dynamische Blöcke wie Integration und Unit Delay
• Algorithmische Blöcke wie Summe, Produkt und Lookup-Tables
• Strukturblöcke wie Mux, Schalter oder Selektoren für Signale und Busse

Die integrierten Blöcke lassen sich an Ihre individuellen Bedürfnisse anpassen, Sie können jedoch auch ganz eigene Blöcke erstellen. Separat erhältliche zusätzliche Blocksets erweitern Simulink um spezifische Funktionen z. B. für die Luft- und Raumfahrt, die Kommunikation und die Signalverarbeitung.
In Simulink können physikalische Systeme modelliert werden. SimMechanics und SimPowerSystems (separat erhältlich) bieten zusätzliche Funktionen zur Modellierung mechanischer bzw. elektrischer Systeme.

Der Library Browser vereinfacht die Navigation durch die Blockbibliotheken und erlaubt das Einfügen von Blöcken in das Modell per Drag-and-Drop. Klicken Sie auf das Bild, um eine vergrößerte Ansicht zu erhalten.

Erstellen und Bearbeiten von Modellen

Mit Simulink können Modelle erstellt werden, indem Blöcke aus dem Library Browser auf den grafischen Editor gezogen und durch Linien, die mathematische Beziehungen definieren, miteinander verbunden werden. Sie haben dabei Zugriff auf gängige Funktionen aus der Grafikbearbeitung wie das Kopieren, Einfügen und Rückgängigmachen.

Organisation des Modells

Durch die Möglichkeit zur Verwendung von Subsystemen erlaubt Simulink die Organisation des Modells in klare, übersichtliche Hierarchieebenen. Subsysteme fassen eine Gruppe von Blöcken und Signalen zu einem einzelnen Block zusammen. Sie sind das wichtigste Instrument zum Definieren von Hierarchien in Modellen.
Ein Modell kann auch in einzelne Entwurfskomponenten segmentiert werden, wodurch jede Komponente für sich allein modelliert, simuliert und überprüft werden kann. Komponenten können als separate Modelle oder als Subsysteme in einer Bibliothek gespeichert werden. Sie sind mit Konfigurationsverwaltungs-Systemen wie CVS und RCS und mit allen registrierten Source Control Provider-Anwendungen auf Windows-Plattformen kompatibel. Die Entwurfskomponenten lassen sich in anderen Projekten wiederverwenden, außerdem können problemlos Prüf- und Revisionshistorien geführt werden.
Durch die Organisation der Modelle in dieser Form können Sie Ihren Entwurf in beliebiger Detailtiefe ausarbeiten. Komplexe Spezifikationen können zum Beispiel zunächst mit Hilfe einfacher Beziehungen modelliert werden. Mit fortschreitender Implementierung können dann detailliertere Beziehungen hinzugefügt werden.

Konfigurierbare Subsysteme

Konfigurierbare Subsysteme ermöglichen es, Subsysteme zur Definition verschiedener Entwurfsvarianten einzusetzen. Das vereinfacht den Aufbau und die Verwaltung von Entwürfen, die gemeinsame Komponenten aufweisen und etwa als Grundlage zum Aufbau ganzer Produktfamilien dienen.

Bedingt ausgeführte Subsysteme

Bedingt ausgeführte Subsysteme ermöglichen die Änderung der Systemdynamik durch Aktivieren oder Deaktivieren bestimmter Abschnitte des Modells über Logiksignale. Simulink erlaubt die Erzeugung von Steuersignalen, die die Ausführung eines Subsystems anhand spezifischer Zeitangaben oder Ereignisse aktivieren oder auslösen können.
Die Steuerung aktivierter oder getriggerter Blöcke kann mit Hilfe von Ablaufsteuerungs- und Logikblöcken modelliert werden.
Das separat erhältliche Stateflow erlaubt den Einsatz komplexerer Logik und die Modellierung ereignisgesteuerter Systeme.

Definieren und Verwalten von Signalen und Parametern

Simulink erlaubt Ihnen die Definition und Steuerung aller Eigenschaften sämtlicher Signale und Parameter eines Modells. Signale sind zeitvariante Größen, die durch die Linien dargestellt werden, mit denen die Blöcke untereinander verbunden sind. Parameter sind Koeffizienten, mit deren Hilfe sich die Dynamik und das Verhalten des Systems definieren lässt.
Signal- und Parameterattribute können entweder direkt im Diagramm oder aber in einem separaten Data Dictionary angegeben werden. Mit dem Simulink Model Explorer können Sie Ihr Data Dictionary verwalten und ein Modell durch Einbinden neuer Datengruppen schnell für andere Zwecke umrüsten.

Die folgenden Signal- und Parameterattribute können definieren werden:

• Datentypen - 8-, 16- oder 32-Bit-Integer-Werte mit einfacher oder doppelter Genauigkeit sowie mit oder ohne Vorzeichen; Festkommawerte; Boolean
• Dimensionen - Skalare, Vektoren oder Matrizen
• Komplexität - real, imaginär oder komplexe
• Minimaler und maximaler Bereich, Einheiten

Um signalverarbeitende Anwendungen in Simulink oder dem Signal Processing Blockset (separat erhältlich) zu beschleunigen, lässt sich der Abtastmodus für die Signale als Sample- oder Frame-basiert einstellen.
Simulink-Datenobjekte dienen dazu, Bussignale, Datenstrukturen und anwenderdefinierte Datentypen anzugeben. Bussignale ermöglichen die Definition von Schnittstellen zwischen Entwurfskomponenten. Simulink erlaubt die freie Festlegung der Detailtiefe der Signalspezifikation. Wenn keine Datenattribute angeben werden, gelten automatisch die durch Weitergabe von Block zu Block entstehenden Attribute. Für ein Modell können entweder lediglich Komponentenschnittstellen oder aber auch sämtliche Daten vorgegeben werden. Simulink führt auf jeden Fall Konsistenzprüfungen aus, um die Datenintegrität sicherzustellen.
Die Reichweite Ihrer Parameter lässt sich durch eine Hierarchie von Workspaces auf bestimmte Teile Ihres Modells beschränken oder mittels eines allgemein gültigen Workspaces modellübergreifend verfügbar machen.

Integration von Prozeduralem Programmcode

Mit Simulink können Sie MATLAB-, C-, Fortran- und Ada-Code direkt in ein Modell integrieren, was den Einsatz manuell erstellten Codes und anwenderdefinierter Blöcke ermöglicht und dadurch eine alternative Methode zur Darstellung von Algorithmen in Ihrem Modell bietet.
Durch den Einbau von MATLAB-Code lassen sich MATLAB-Funktionen z.B. für die Datenanalyse und -visualisierung aufrufen. Eine für Embedded-Anwendungen vorgesehene Teilmenge der MATLAB-Sprache lässt sich unter Simulink zur Definition von Embedded-Algorithmen einsetzen. Diese Algorithmen können dann durch Codegenerierung in Ihren Embedded Systems implementiert werden.

Durchführung einer Simulation

Nach der Erstellung eines Modells in Simulink können Sie sein dynamisches Verhalten simulieren und die Ergebnisse live beobachten. Simulink enthält verschiedene Funktionen und Werkzeuge, die eine angemessene Geschwindigkeit und Genauigkeit Ihrer Simulation sicherstellen, wie z.B. Löser mit fester und variabler Schrittweite sowie einen grafischen Debugger.

Verwenden von Lösern

Löser sind Algorithmen zur numerischen Integration, die die zeitliche Systemdynamik auf der Basis von Informationen aus dem Modell errechnen. Simulink enthält Löser, die die Simulation eines großen Spektrums von Systemen unterstützen; dazu gehören zeitkontinuierliche (analoge), zeitdiskrete (digitale), Hybrid- (gemischte Signale) und Multiratensysteme jeder Größe.
Die Löser erlauben außerdem die Simulation von steifen Systemen und Systemen mit Zustandsereignissen wie etwa Diskontinuitäten; plötzliche Änderungen der Systemdynamik werden ebenfalls abgedeckt.
Es lassen sich Simulationsoptionen wie Typ und Eigenschaften des Lösers, Zeit des Simulationsbeginns und -endes sowie ggf. das Laden und Speichern von Simulationsdaten vorgeben. Die Simulation kann außerdem mit Optimierungs- und Diagnoseinformationen versehen werden. Es ist möglich, ein Modell gemeinsam mit mehreren verschiedenen Kombinationen von Optionen zu speichern.

Debugging einer Simulation

Die Simulink Debugger ist ein interaktives Tool zur Untersuchung von Simulationsergebnissen sowie für die Suche und Diagnose unerwarteten Verhaltens in einem Simulink-Modell. Ein einem Modell auftretende Probleme lassen sich rasch lokalisieren, indem Sie eine Simulation Methode für Methode durchlaufen und die Ergebnisse der Ausführung jeder Methode überprüfen. (Methoden sind Funktionen, die Simulink verwendet, um ein Modell für jeden einzelnen Zeitschritt der Simulation zu lösen. Blöcke bestehen aus mehreren Methoden.)
Der Simulink Debugger erlaubt die Festlegung von Breakpoints, die Steuerung des Simulationsablaufs und die Anzeige von Modellinformationen. Er kann von der grafischen Benutzeroberfläche (GUI) oder von der MATLAB-Kommandozeile aus gestartet werden. Die GUI präsentiert eine übersichtliche, farbcodierte Darstellung des Ausführungsstatus des Modells. Während der Modellsimulation können Sie Informationen über Blockzustände, Eingabe- und Ausgabewerte von Blöcken und weitere Informationen anzeigen oder sich die Ausführung von Blockmethoden direkt im Modell ansehen.

Ausführen einer Simulation

Nachdem Sie die Simulationsoptionen für Ihr Modell festgelegt haben, können Sie eine Simulation entweder interaktiv mit der Simulink-GUI oder im Batch-Modus über die MATLAB-Kommandozeile ausführen. Mit Hilfe von MATLAB-Befehlen lassen sich zudem Modelldaten und -parameter laden und verarbeiten oder auch Ergebnisse anzeigen.

Analysieren von Ergebnissen

Simulink enthält verschiedene Werkzeuge zum Analysieren Ihres Systems, zur Visualisierung von Ergebnissen sowie zum Testen, Prüfen und Dokumentieren Ihres Modells.

Visualisieren von Ergebnissen

Ein System lässt sich visualisieren, indem Sie Signale mit den von Simulink bereitgestellten Anzeigen und Scopes darstellen. Alternativ können MATLABs Werkzeuge zur Visualisierung und zum Aufbau von GUIs zum Aufbau Ihrer eigenen Anzeigeinstrumente nutzen.
Signale lassen sich außerdem protokollieren, um sie später nachzubearbeiten.
Um tiefere Einsichten in die komplexen, dreidimensionalen Bewegungen Ihres dynamischen Systems zu gewinnen, lassen sich Virtual-Reality-Szenen mit Hilfe der separat erhältlichen Virtual Reality Toolbox in Ihre Visualisierung einbauen.

Test und Validierung Ihrer Modelle

Simulink enthält Werkzeuge zur Erzeugung von Testbedingungen und zur Ermittlung der Leistung Ihres Modells. Diese Werkzeuge enthalten Blöcke, mit denen sich Simulationstests erstellen lassen. Der Signal Builder-Block z.B. ermöglicht die grafische Erzeugung von Wellenformen für Modelle. Mit dem Signal & Scope Manager können Sie Signale in Ihr Modell einführen, ohne neue Blöcke einzubauen. Daneben bietet Simulink Blöcke zur Verifikation von Modellen, mit denen Sie sicherstellen können, dass die Ausgabewerte eines Blocks den vorgegebenen Requirements genügen.
Mit der separat erhältlichen Komponente Simulink Verification and Validation lassen sich Beschreibungen der Requirements formal mit Abschnitten des Modells, Testszenarien und Verifikationsblöcken verknüpfen.

Dokumentation Ihres Modells

Simulink-Modell lassen sich ganz einfach dokumentieren. Sie können Anmerkungen direkt in das Modell hineinschreiben und Beschreibungen jedes Blocks in seine Eigenschaften einfügen. Mit DocBlock kann außerdem ein Textdokument als zusätzlicher Block in Ihr Modell eingefügt werden. Daneben bietet Simulink Druckfunktionen an, die die Dokumentation eines Modells erheblich vereinfachen. Mit einem einzigen Befehl können Sie ein Dokument erzeugen, das das gesamte Modell beschreibt und Darstellungen der verschiedenen Hierarchieebenen sowie die Spezifikationen sämtlicher Blöcke enthält.
Der separat erhältliche Simulink Report Generator erlaubt das Erzeugen anwenderdefinierter Berichte, die spezifischen Dokumentstandards erfüllen.

Der Signal & Scope Manager erlaubt das Verbinden von Quellen und Scopes mit Modellen, ohne dass Blöcke hinzugefügt werden müssen. Auf diese Weise lassen sich verschiedenste Szenarien testen, wozu Quellen und Scopes mittels eigener Checkboxen aktiviert und deaktiviert werden können.

Generierung von C-Code

In Simulink erstellte Modelle lassen sich so konfigurieren und einrichten, dass daraus Programmcode generiert werden kann. Mit dem separat erhältlichen Real-Time Workshop lässt sich aus einem Modell Programmcode für das Rapid Prototyping oder die Implementierung generieren.

• Simulink Accelerator
• Simulink Report Generator
• Fixed-Point Modeling
  • Simulink Fixed Point
• Event-Based Modeling
  • Stateflow®
• Physical Modeling
  • SimMechanics
  • SimPowerSystems
  • SimDriveline
• Simulation Graphics
  • Virtual Reality Toolbox
  • Gauges Blockset
• Control System Design and Analysis
  • Simulink Control Design
  • Simulink Response Optimization
  • Simulink Parameter Estimation
  • Aerospace Blockset
• Signal Processing and Communications
  • Signal Processing Blockset
  • Communications Blockset
  • CDMA Reference Blockset
  • RF Blockset
  • Video and Image Processing Blockse

• Code Generation
  • Real-Time Workshop®
  • Real-Time Workshop Embedded Coder
  • Stateflow Coder
• PC-Based Rapid Control Prototyping and HIL
  • xPC Target
  • xPC Target Embedded Option
  • xPC TargetBox®
  • Real-Time Windows Target
• Embedded Targets
  • Embedded Target for Infineon C166® Microcontrollers
  • Embedded Target for Motorola® HC12
  • Embedded Target for Motorola® MPC555
  • Embedded Target for OSEK/VDX®
  • Embedded Target for TI C2000™ DSP
  • Embedded Target for TI C6000™ DSP
• Verification, Validation, and Testing
  • Link for Code Composer Studio™
  • Link for ModelSim®
  • Simulink Verification and Validatio