Simulink：基于模型的设计

1990

MathWorks

（图片仅供参考）

Simulink 是一个与图形化编程环境集成的编程环境 MATLAB for modeling, simulating, and analyzing multi-domain dynamical systems. It uses a block diagram interface where users connect blocks representing system components (e.g., transfer functions, signal generators). Simulink is widely used for Model-Based Design, enabling simulation, automatic code generation for embedded systems, and continuous testing and verification.

Simulink provides a visual, block-based language that abstracts the underlying differential equations governing a system’s behavior. This approach, known as Model-Based Design (MBD), places a system model at the center of the development process. Instead of writing textual code, engineers and scientists can build a model by dragging and dropping blocks from extensive libraries and connecting them to represent signal flow. The environment includes a set of numerical solvers for simulating the system’s behavior over time, allowing for 快速成型 and analysis of dynamic systems, including linear, nonlinear, continuous-time, discrete-time, and hybrid systems.

Simulink 的一项重要创新是它能够弥合系统设计与实施之间的差距。通过 Simulink Coder 等附加产品，图形模型可用于自动生成高质量、高效的 C 和 C++ 代码，以便在嵌入式处理器上部署。这大大减少了手动编码错误，加快了汽车、飞机和工业机械中复杂控制系统的开发周期。该模型成为仿真、测试和最终实施的单一真实来源，可实现硬件在环（HIL）仿真等实践，其中生成的代码可在与物理硬件交互的实时处理器上运行。.

航天, 汽车, 控制系统, 嵌入式系统, 工业自动化, 基于模型的系统工程（MBSE）, 原型设计, 模拟

UNESCO Nomenclature: 3304

- 控制工程

类型

软件/算法

中断

递增

用法

广泛使用

前体

模拟计算概念
SPICE（集成电路重点模拟程序）
SystemBuild（早期图形建模工具）
Stateflow（用于状态机建模）

应用程序

汽车控制系统设计（例如，ABS、发动机控制单元）
航空航天飞行控制与仿真
工业自动化和过程控制
数字信号处理算法设计
通信系统建模
renewable energy systems design (e.g., wind turbine controllers)

专利：

潜在创新理念

用于设计和模拟量子电路的图形界面
用于建模和部署机器学习管道的可视化工具
用于设计和测试区块链智能合约的框图环境
用于创建和模拟复杂金融交易策略的拖放界面
基于模型的物流和供应链网络设计和优化工具
an automatic code generator for creating secure and efficient 智能机器人 device firmware from a high-level model
用于建模生物途径和模拟细胞过程的图形环境
用于创建交互式艺术装置和 vjing 软件的可视化编程工具
设计和模拟城市交通流和公共交通系统的平台
用于开发和验证分布式计算系统协议的基于模型的设计工具

Related to: Simulink, model-based design, MBD, block diagram, simulation, control systems, embedded systems, code generation, dynamical systems, MATLAB.

历史背景

熔融沉积成型（FDM）

熔融沉积成型 (FDM)，有时也称为熔融长丝制造 (FFF)，是一种材料挤出技术，通过选择性地将熔融材料逐层沉积在预定路径上来构建物体。热塑性长丝从线圈中解绕出来，并通过加热的挤出机喷嘴送入。喷嘴将长丝熔化并将其沉积到构建平台上，在那里冷却固化，并与下一层融合。

生命周期评估（LCA）

生命周期评估 (LCA) 是一种系统性方法，用于评估产品生命周期各个阶段的环境影响。这种“从摇篮到坟墓”的分析涵盖原材料的提取、加工、制造、分销、使用、维修、维护以及最终处置或回收利用。它量化了能源和原材料等投入，以及空气、水和土壤排放等产出。

固态电池原理

固态电池用固体离子导电材料（例如陶瓷或固体聚合物）取代传统电池的液体或聚合物凝胶电解质。这种设计旨在通过消除易燃液体电解质来提高安全性，并通过使用高容量阳极（尤其是纯锂金属）来提高能量密度和使用寿命。

Simulink：基于模型的设计

六西格玛质量标准（3.4 DPMO）

六西格玛是一种追求近乎完美的质量管理方法。以“六西格玛”水平运行的流程的良率为99.9997%，这意味着每百万次机会仅产生3.4个缺陷（DPMO）。该标准对应的流程是，最接近的规格限值与流程平均值相差六个标准差，这导致平均值随时间推移出现1.5个西格玛的偏移（有关有争议的1.5个西格玛偏移的具体细节，请参阅经验观察）。