藉由執行完整的模擬，可以確認Simulink模型是否已沒有結構上的問題。但是，如何知道系統的行為是否會如同期待呢？要回答這個問題，你需要知道整個模擬過程之中的模擬輸出看起來是什麼樣子，以及系統參數或環境特性的變更將如何影響系統的回應。

藉由Simulink，可以透過多種選項來取得這類資料。本文將引導如何進行選擇，從開發初期為模型進行除錯的階段經常使用的工具，到通常用於深入模擬資料分析的工具。

端口值顯示－在模型除錯時進行訊號的探測

在為模型除錯以排除特定問題的時候，你通常會需要進行一個或一組訊號的探測。在Simulink，可以先透過對著訊號按下滑鼠右鍵，並選擇”Show Value Label of Selected Port”。接著，在模擬的每一個時間階段監看特定的訊號值，或者匯流排訊號每一個元件的數值（圖1）。

圖1 : 端口值顯示說明了執行模擬時四個分開的匯流排元件數值。

若要終止執行此視覺化，只需要對著訊號再次按下滑鼠右鍵，並取消該選項的選擇。

Scope與其他顯示模塊－快速檢視模擬資料

圖2 : 在Scope模塊檢視包含統計量測的正弦模擬資料。

端口值顯示提供每一個模擬時間階段的訊號值。如果要觀察這些訊號數值隨著時間會發生什麼樣的變化，可以加入Scope模塊（圖2）。將訊號曲線與範圍模塊相連，接著執行模擬，便可查看模擬中、模擬後的資料。

你可以在Scope模塊加入互動的游標測量訊號或軸上的幾個點。最大值、最小值、中位數等已知訊號的訊號統計值也可以顯示出來。也可以加入類似示波器的開關，讓Scope可以在特定事件發生時開始顯示或暫停顯示。

圖3 : 在DSP系統工具箱的Spectrum Analyzer（左）以及通訊工具箱（原名Communication System Toolbox，現已更名為Communication Toolbox）的Constellation Diagram檢視模擬資料（右）。

在訊號處理與通訊領域，可以在模型加入其他幾種類型的視覺化工具來快速檢視模擬資料。舉例來說，可以使用頻譜分析器（Spectrum Analyzer）模塊來檢視頻域資料（圖3左），或者使用Constellation Diagram模塊來檢視數位調變訊號的分布（圖3右）。

儀表板模塊函式庫－在同一個地方調整和監看模擬

隨著設計進度的前進，你可能會想要在模型的最上層設置一個介面，讓你或你的同事可以在同一個地方控制和監看模擬的狀態。你可以從儀表板（Dashboard）模塊函式庫，透過圖形化的控制和顯示來達成這樣的需求（圖4）。

圖4 : Simulink Dashboard模塊中函式庫的圖形化控制和顯示

這個函數庫包含了不同種類的顯示，像是量測計、燈等等。你可以將這些顯示與模型中的特殊訊號做關聯，方法是先開啟顯示模塊，並選擇你想要與該模塊相互關聯的訊號或模塊。執行模擬時，資料顯示會持續地在模型視窗當中更新，讓你可以一次檢視所有重要的模擬資料（圖5）。

圖5 : 從Simulink Dashboard模塊函式庫加入了燃料管理模擬的旋鈕、開關、量測計。

模擬資料檢驗器－檢視與分析來自多次模擬的資料

當你在開發模型時，執行多次模擬來測試不同的情境或優化設計通常是很重要的。針對這一點，你可以監看數百筆或甚至數千筆個別的訊號。模擬資料檢驗器（Simulation Data Inspector）可用來把多次模擬而來的所有資料儲存在同一個地方（圖6）。

圖6 : 在模擬資料檢驗器比較從兩次個別的模擬而來資料。

你可以接著比較從這些模擬得到的所有資料來做檢查，比如兩次模擬訊號輸出之間的差異是否在設計的容許範圍之內。

MATLAB圖表－將資料分析和視覺呈現客製化

許多Simulink視覺化工具的重心主要放在時域及頻域。如果要以其他Simulink未提供的領域或方式檢視資料的話，可以使用MATLAB。所有在Simulink產生的資料都可以透過MATLAB取得，以進行進一步的客製化資料分析，不論是透過指令行或程式腳本。這些資料接下來可以在MATLAB以數字或圖表來查看（圖7）。

圖7 : 以MATLAB腳本定義傅科擺（Foucault pendulum ）的x、y座標並繪製3D直方圖（左），以及繪圖結果（右）。

特製的視覺化工具

到目前為止，我們已經看到針對一般應用的視覺化工具。另外也有一些特殊應用可以使用的工具。舉例來說，在利用Simulink即時控制工具（Simulink Real-Time）於目標機器執行即時模擬時，可以在主機調整參數及查看模擬資料（圖8）。

圖8 : 用來控制和監看即時模擬的儀器

在調整控制系統時，可以透過Simulink控制設計模塊組（Simulink Control Design）繪製出控制器極值和零等資料，或者是模行的波德響應（Bode response）（圖9）。

圖9 : 控制系統的波德響應

除此之外，為了更清楚瞭解系統在預期環境的行為，你可以利用多體機構動態模擬模塊組（原名SimMechanics，現已更名為Simscape Multibody）、與FlightGear搭配的航太模塊組（Aerospace Blockset）、以及Simulink 3D動畫模塊組（Simulink 3D Animation），將Simulink模型與全3D環境連結（圖10）。

圖10 : 車輛測試軌道的虛擬環境，以Simulink 3D動畫模塊組建立。

（本文由鈦思科技提供，作者Michael Carone任職於MathWorks公司）