matlab中的S函数Word文件下载.docx
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X
(1),X
(2)
U:
表示输入向量;
Flag:
控制在每一个仿真阶段调用哪一个子函数的参数,由SIMULINK在调用时自动取值;
Sys:
通用的返回变量,返回的数值决定Flag值,mdlUpdates里:
列向量,引用格式:
Sys(1,1),Sys(2,1);
mdlOutputs里:
行向量,引用格式:
Sys=x、
X0:
初始的状态值;
X0=[0;
0;
0]
Str:
空矩阵,无具体含义;
Ts:
包含模块采样时间与偏差的矩阵。
[period,offset]
当Ts为-1时,表示与输入信号同采样周期。
2)S函数工作方式:
Flag=0时,调用mdlInitializeSizes函数,定义S函数的基本特性,包括采样时间,连续或者离散状态的初始条件与Sizes数组;
Flag=1时,调用mdlDerivatives函数,计算连续状态变量的微分方程;
求所给表达式的等号左边状态变量的积分值的过程。
Flag=2时,调用mdlUpdate函数,用于更新离散状态,采样时间与主时间步的要求;
Flag=3时,调用mdlOutputs函数,计算S函数的输出;
Flag=4时,调用mdlGetTimeOfNextVarHit函数,计算下一个采样点的绝对时间,这个方法仅仅就是使用户在mdlInitializeSize里说明一个可变的离散采样时间;
Flag=9时,调用mdlTerminate函数,实现仿真任务的结束。
3)S函数仿真过程:
1 初始化:
mdlInitializeSizes,初始化S函数
●初始化SimStruct,包含了S函数的所有信息;
●设置输入、输出端口数;
●设置采样时间;
●分配存储空间。
2 数值积分:
mdlDerivatives
●用于连续状态的求解与非采样过零点;
●如果存在连续状态,调用mdlDerivatives与mdlOutput两个子函数;
●如果存在非采样过零点,调用mdlOutput与mdlZeroCrossings子函数,以定位过零点。
3 更新离散状态:
mdlUpdate
4 计算输出:
mdlOutputs,计算所有输出端口的输出值。
5 计算下一个采样时间点:
mdlGetTimeOfNextVarHit
6 仿真结束:
mdlTerminate,在仿真结束时调用。
3.S函数的编写:
1)参数初始设定:
初始化sizes结构,再调用simsizes函数;
Sizes结构体:
NumContStates:
连续状态的个数
NumDiscStates:
离散状态的个数
NumOutputs:
输出变量的个数
NumInputs:
输入变量的个数
DirFeedthrough:
有无直接馈入,值为1时表示输入直接传到输出口
NumSampleTimes:
采样时间的个数,值为1时表示只有一个采样周期
Simsizes函数的调用:
sys=simsizes(sizes),即将sizes结构体中的信息传递给sys。
2)状态的动态更新:
连续模块的状态更新由mdlDerivatives函数来进行;
离散模块的状态更新由mdlUpdate函数来进行;
3)输出信号的计算:
计算出模块的输出信号,系统的输出仍然由sys变量返回。
4.M文件S函数的模块化:
在动态系统仿真设计,分析中,用户可以使用S-Function模块来调用S-函数。
1)S-Function模块就是一个单输入单输出的模块,如果有多个输入与输出信号,可以使用Mux模块与Demux模块对信号进行组合与分离操作;
2)在S-Function模块的参数设置对话框中,包含了调用的S函数名与用户输入的参数列表,如下图所示:
3)S-Function模块就是以图形的方式提供给用户一个调用S函数的接口,S函数中的源文件必须由用户自行编写;
4)S-Function模块中的S-函数名与参数值列表必须与用户填写的S函数源文件的名称与参数列表完全一致,包括参数的顺序。
5.S-Function模块建立流程:
6、m-file模版编写
附:
创建一个有1输入(2维),2输出(1维),3个参数,还有全局变量的s-function。
1、新建sfunction的C语言文件
打开simulink,点击User-DefinedFunctions里面的S-FunctionExamples。
这个里面有多个语言版本的模板,有C,C++,Ada,Fortran与M语言的版本,其实都大同小异,只要了解几个函数就很容易使用了。
选择C语言的版本:
从S-function模块中选择C-里面的BasicC-MEXtemplate。
打开后,另存为自己的模块名字,如test、c。
下面我们来分析代码:
#defineS_FUNCTION_NAMEtest//这里把文件名sfuntmpl_basic修改为test
#defineS_FUNCTION_LEVEL2
#include"
simstruc、h"
//程序里面要用到的头文件在这里引用,如“math、h”等。
floatglobal_var;
//定义全局变量
staticvoidmdlInitializeSizes(SimStruct*S)
{
//这个函数用来设置输入、输出与参数的。
ssSetNumSFcnParams(S,3);
/*设置参数个数,这里为3*/
if(ssGetNumSFcnParams(S)!
=ssGetSFcnParamsCount(S)){
return;
}
ssSetNumContStates(S,0);
//设置连续状态的个数,缺省为0;
ssSetNumDiscStates(S,0);
//设置离散状态的个数,缺省为0;
if(!
ssSetNumInputPorts(S,1))return;
//设置输入变量的个数,这里为1
ssSetInputPortWidth(S,0,2);
//设置输入变量0的维数为2
ssSetInputPortRequiredContiguous(S,0,true);
//设置input0的访问方式,true就就是临近访问,这样指针的增量后就可以直接访问下个input端口了。
ssSetInputPortDirectFeedThrough(S,0,1);
//设置输入端口的信号就是否mdlOutputs函数中使用,这儿设置为true。
ssSetNumOutputPorts(S,2))return;
//设置输出变量的个数
ssSetOutputPortWidth(S,0,1);
//设置输出变量0的维数为1维
ssSetOutputPortWidth(S,1,1);
//设置输出变量1的维数为1维
ssSetNumSampleTimes(S,1);
//设置采样时间,此处为1s。
ssSetNumRWork(S,0);
//不管
ssSetNumIWork(S,0);
ssSetNumPWork(S,0);
ssSetNumModes(S,0);
ssSetNumNonsampledZCs(S,0);
ssSetOptions(S,0);
//下面可以写全局变量的初始化程序
global_var=1;
}
staticvoidmdlInitializeSampleTimes(SimStruct*S)//暂时不管
ssSetSampleTime(S,0,CONTINUOUS_SAMPLE_TIME);
ssSetOffsetTime(S,0,0、0);
#defineMDL_INITIALIZE_CONDITIONS/*Changeto#undeftoremovefunction*/
#ifdefined(MDL_INITIALIZE_CONDITIONS)
staticvoidmdlInitializeConditions(SimStruct*S)//暂时不管
{
#endif/*MDL_INITIALIZE_CONDITIONS*/
#defineMDL_START/*Changeto#undeftoremovefunction*/
#ifdefined(MDL_START)
staticvoidmdlStart(SimStruct*S)//暂时不管
#endif/*MDL_START*/
staticvoidmdlOutputs(SimStruct*S,int_Ttid)//这里填入相关的运算、算法等
real_T*para1=mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,0));
real_T*para2=mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,1));
real_T*para3=mxGetPr(ssGetSFcnParam(S,2));
constreal_T*u=(constreal_T*)ssGetInputPortSignal(S,0);
real_T*y1=ssGetOutputPortSignal(S,0);
real_T*y2=ssGetOutputPortSignal(S,1);
y1[0]=u[0]*para1[0]+u[1]*para2[0];
y2[0]=u[1]*para3[0]+u[0]*para1[0];
#defineMDL_UPDATE/*Changeto#undeftoremovefunction*/
#ifdefined(MDL_UPDATE)
staticvoidmdlUpdate(SimStruct*S,int_Ttid)
#endif/*MDL_UPDATE*/
#defineMDL_DERIVATIVES/*Changeto#undeftoremovefunction*/
#ifdefined(MDL_DERIVATIVES)
staticvoidmdlDerivatives(SimStruct*S)
#endif/*MDL_DERIVATIVES*/
staticvoidmdlTerminate(SimStruct*S)//这里需要把global变量全部初始化,否则下次运行程序时,全局变量还就是之前的值。
#ifdefMATLAB_MEX_FILE/*IsthiscompiledasaMEX-file?
*/
simulink、c"
/*MEX-mechanism*/
#else
cg_sfun、h"
/*Codegenerationregistrationfunction*/
#endif
2、编译
在matlab的commandwindow里面输入“mextest、c”,即可将test、c编译为mex文件。
3、调用sfunction
在simulink空间里面拉入sfunction,在s-functionname里面填入test,参数里面填入要设定的参数,然后仿真即可。
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