Simulink中的自定义模块Word格式文档下载.docx

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）符。

模块输入可以是标量或者向量，但输出总是标量数值。

MATLABF模块

MATLABF模块对它的输入进展指定的Matlab函数或者表达式运算。

输出尺寸必须和模块中定义的尺寸相符，否则报错。

下面是MATLABF模块中可以使用的有效表达式

sinatan2（u

（1）,u

（2））u

（1）^u

（2）

同F模块相比，在仿真中MATLABF模块速度要慢，因为它需要在每个积分步骤中调用Maltab编译器。

因此建议使用F模块或者MathFunction模块代替MATLABF模块，或者编写M文件或者ME*文件S函数代替它。

SFunction（SystemFunction）

S函数，即系统函数，用来扩展Simulink模块库。

一个S函数，相当于一个Simulink模块，只不过这个模块不是在SimulinkLibrary中已经存在的，用户需要根据自己对Simulink的功能需求，使用指定的编程语言来定制自己的Simulink模块。

S函数支持Matlab,C,C++,Ada,orFortran等语言，编写S函数需要按照一定的格式，具体如何编写S函数，参考Matlab自带文档。

如果能用现有的Simulink模块库中的模块满足需求，不建议使用S函数编写。

所谓s函数是systemFunction的简称,用它来写自己的simulink模块.s函数可以用matlab、C、C++、Fortran、Ada等语言来写，这儿只介绍怎样用matlab语言来写吧〔主要是它比拟简单〕

先讲讲为什么要用s函数，我觉得用s函数可以利用matlab的丰富资源，而不仅仅局限于simulink提供的模块，而用c或c++等语言写的s函数还可以实现对硬件端口的操作，还可以操作windowsAPI等

先介绍一下simulink的仿真过程〔以便理解s函数〕，simulink的仿真有两个阶段：

一个为初始化，这个阶段主要是设置一些参数，像系统的输入输出个数、状态初值、采样时间等；

第二个阶段就是运行阶段，这个阶段里要进展计算输出、更新离散状态、计算连续状态等等，这个阶段需要反复运行，直至完毕.

在matlab的workspace里输入editsfuntmpl（这是matlab自己提供的s函数模板），我们看它来具体分析s函数的构造.

1.函数的函数头

函数的第一行：

function[sys,*0,str,ts]=sfuntmpl（t,*,u,flag）,先讲输入与输出变量的含义：

t是采样时间;

*是状态变量;

u是输入（是做成simulink模块的输入）;

flag是仿真过程中的状态标志（以它来判断当前是初始化还是运行等）

sys输出根据flag的不同而不同（下面将结合flag来讲sys的含义）;

*0是状态变量的初始值;

str是保存参数（mathworks公司还没想好该怎么用它,一般在初始化中将它置空就可以了,str=[]）;

ts是一个1×

2的向量,ts

（1）是采样周期,ts

（2）是偏移量

2.函数分析

下面结合sfuntmpl.m中的代码来讲具体的构造：

switchflag,%判断flag，看当前处于哪个状态

case0,

[sys,*0,str,ts]=mdlInitializeSizes;

//解释说明

flag=0表示当前处于初始化状态，此时调用函数mdlInitializeSizes进展初始化，此函数在该文件的第149行定义.其中的参数sys是一个构造体，它用来设置模块的一些参数，各个参数详细说明如下

size=simsizes;

%用于设置模块参数的构造体用simsizes来生成

sizes.NumContStates=0;

%模块连续状态变量的个数

sizes.NumDiscStates=0;

%模块离散状态变量的个数

sizes.NumOutputs=0;

%模块输出变量的个数

sizes.NumInputs=0;

%模块输入变量的个数

sizes.DirFeedthrough=1;

%模块是否存在直接贯穿

sizes.NumSampleTimes=1;

%模块的采样时间个数,至少是一个

sys=simsizes（sizes）;

%设置完后赋给sys输出

举个例子，考虑如下模型:

d*/dt=fc（t,*,u）也可以用连续状态方程描述：

d*/dt=A**+B*u

*（k+1）=fd（t,*,u）也可以用离散状态方程描述：

*（k+1）=H**（k）+G*u（k）

y=fo（t,*,u）也可以用输出状态方程描述：

y=C**+D*u

设上述模型连续状态变量、离散状态变量、输入变量、输出变量均为1个，我们就只需改上面那一段代码为（一般连续状态与离散状态不会一块用,我这儿是为了方便说明）:

sizes.NumContStates=1;

sizes.NumDiscStates=1;

sizes.NumOutputs=1;

sizes.NumInputs=1;

其他的可以不变,继续在mdlInitializeSizes函数中往下看：

*0=[];

%状态变量设置为空，表示没有状态变量，以我们上面的假设，可改为*0=[0,0]（离散和连续的状态变量我们都设它初值为0）

str=[];

%保存参数,置[]就可以了,没什么用

ts=[00];

%采样周期设为0表示是连续系统,如果是离散系统在下面的mdlGetTimeOfNe*tVarHit函数中具体介绍

case1,

sys=mdlDerivatives（t,*,u）;

//

flag=1表示此时要计算连续状态的微分,即上面提到的d*/dt=fc（t,*,u）中的d*/dt,找到193行的函数mdlDerivatives,如果设置连续状态变量个数为0,此处只需sys=[]就可以了,按我们上述讨论的那个模型,此处改成sys=fc（t,*

（1）,u）或sys=A**

（1）+B*u,我们这儿*

（1）是连续状态变量,而*

（2）是离散的,这儿只用到连续的,此时的输出sys就是微分

case2,

sys=mdlUpdate（t,*,u）;

flag=2表示此时要计算下一个离散状态,即上面提到的*（k+1）=fd（t,*,u）,找到mdlUpdate函数,它这儿sys=[]表示没有离散状态,我们这儿可以改成sys=fd（t,*

（2）,u）或sys=H**

（2）+G*u;

%sys即为*（k+1）

case3,

sys=mdlOutputs（t,*,u）;

flag=3表示此时要计算输出,即y=fo（t,*,u）,找到218行的mdlOutputs函数.如果sys=[]表示没有输出,我们改成sys=fo（t,*,u）或sys=C**+D*u%sys此时为输出y

case4,

sys=mdlGetTimeOfNe*tVarHit（t,*,u）;

flag=4表示此时要计算下一次采样的时间,只在离散采样系统中有用（即上文的mdlInitializeSizes中提到的ts设置ts

（1）不为0）,连续系统中只需在mdlGetTimeOfNe*tVarHit函数中写上sys=[].这个函数主要用于变步长的设置,具体实现大家可以用editvsfunc看vsfunc.m这个例子

case9,

sys=mdlTerminate（t,*,u）;

//

flag=9表示此时系统要完毕，一般来说写上在mdlTerminate函数中写上sys=[]就可,如果你在完毕时还要设置什么，就在此函数中写完了.

3.带参数的S函数

此外,s函数还可以带用户参数,下面给个例子,它和simulink下的gain模块功能一样

function[sys,*0,str,ts]=sfungain（t,*,u,flag,gain）

switchflag,

case0,

sizes=simsizes;

sizes.NumOutputs=1;

sizes.NumInputs=1;

*0=[];

str=[];

ts=[0,0];

sys=gain*u;

case{1,2,4,9},

sys=[];

end

做好了s函数后,simulink-->

user-definedfunction下拖一个S-Function到你的模型,就可以用了.在simulink-->

user-definedfunction还有个s-FunctionBuilder,他可以生成用c语言写的s函数.或者在matlab的workspace下打sfundemos,可以看到很多演示s函数的程序

4.S函数格式及说明

function[sys,*0,str,ts]=sfuntmpl（t,*,u,flag）

%SFUNTMPL是M-文件S函数模板

%通过剪裁，用户可以生成自己的S函数，不过一定要重新命名

%利用S函数可以生成连续、离散混合系统等，实现任何模块的功能

%

%M-文件S函数的语法为：

%[SYS,*0,STR,TS]=SFUNC（T,*,U,FLAG,P1,...,Pn）

%参数含义：

%t是当前时间

%*是S函数相应的状态向量

%u是模块的输入

%flag是所要执行的任务

%FLAG结果功能

%-------------------------------------------------------

%0[SIZES,*0,STR,TS]模块初始化

%1D*计算模块导数

%2DS更新模块离散状态

%3Y计算模块输出

%4TNE*T计算下一个采样时间点

%9[]完毕仿真

%用户切勿改动输出参数的顺序、名称和数目

%输入参数的数目不能小于1，这四个参数的名称和排列顺序不能改动

%用户可以根据自己的要求添加额外的参数，位置依次为第5，6，7，8，9等。

%S函数的flag参数是一个标记变量，具有6个不同值，分别为0，1，2，3，4，9

%flag的6个值分别指向6个不同的子函数

%flag所指向的子函数也成为回调方法（CallbackMethods）

switchflag,

%初始化，调用“模块初始化〞子程序%

case0,

%连续状态变量计算，调用“计算模块导数〞子函数%

case1,

sys=mdlDerivatives（t,*,u）;

%更新，调用“更新模块离散状态〞子函数%

case2,

sys=mdlUpdate（t,*,u）;

%输出，调用“计算模块输出〞子函数%

case3,

sys=mdlOutputs（t,*,u）;

%计算下一时刻采样点，调用“计算下一个采样时刻点〞子函数%

case4,

sys=mdlGetTimeOfNe*tVarHit（t,*,u）;

%完毕，调用“完毕仿真〞子函数%

case9,

sys=mdlTerminate（t,*,u）;

%其他的flag%

otherwise

DAStudio.error（'

Simulink:

blocks:

unhandledFlag'

num2str（flag））;

end

%endsfuntmpl

%=============================================================================

%“模块初始化〞子函数

%返回大小、初始条件和样本

function[sys,*0,str,ts]=mdlInitializeSizes

%调用simsizes函数，返回规格式的sizes构架

%这条指令不要修改

%模块的连续状态个数，0是默认值

%用户可以根据自己的要求进展修改

%模块的离散状态个数，0是默认值

%模块的输出个数，0是默认值

%模块的输入个数，0是默认值

%模块中包含的直通前向馈路个数，1是默认值

%模块中采样时间的个数，1是默认值，至少需要一个样本时间

%初始化后的构架sizes经simsizes函数处理后向sys赋值

%给模块初始值变量赋值，[]是默认值

%系统保存变量

%切勿改动，保持为空

%“二元对〞描述采样时间及偏移量。

[00]是默认值

%[00]适用于连续系统

%[-10]则表示该模块采样时间继承其前的模块采样时间设置

%endmdlInitializeSizes

%计算导数向量

functionsys=mdlDerivatives（t,*,u）

%此处填写计算导数向量的指令

%[]是模块的默认值

%用户必须把算得的离散状态的导数向量赋给sys

%endmdlDerivatives

%计算离散状态向量

functionsys=mdlUpdate（t,*,u）

%此处填写计算离散状态向量的指令

%用户必须把算得的离散状态向量赋给sys

%endmdlUpdate

%计算模块输出向量

functionsys=mdlOutputs（t,*,u）

%此处填写计算模块输出向量的指令

%用户必须把算得的模块输出向量赋给sys

%endmdlOutputs

%计算下一采样时刻

functionsys=mdlGetTimeOfNe*tVarHit（t,*,u）

%该子函数仅在“采样时间〞情况下使用

%sampleTime=1是模块默认设置，表示在当前时间1秒后再调用本模块

%用户可以根据自己的要求修改

sampleTime=1;

%将计算得到的下一采样时刻赋给sys

%切勿改动

sys=t+sampleTime;

%endmdlGetTimeOfNe*tVarHit

functionsys=mdlTerminate（t,*,u）

%模板默认设置，一般情况不要改动

%endmdlTerminate

simulink中子模块的封装

对于比拟复杂的系统，模块化思想是很有必要的，使得思路较为清晰、错误容易排查。

对复杂的系统进展仿真，如果将其中独立的功能进展封装，会显得特别清爽。

这学期做了电机仿真和伺服系统仿真，特别感觉到子模块封装的必要性，有效的提高了系统的可读和可维护性。

在simulink中建立子模块的步骤如下：

1、建立系统框图。

这步需要确定输入输出的个数，输入端为sources中的in，输出端为sinks中的out。

将Simulink库下的Ports&

Subsystems中的Subsystem拉至simulink框图中。

2、功能的搭建。

点击建好的子模块，在其中进展功能模块的搭建。

3、子模块的封装。

所谓封装〔masking〕，即将其对应的子系统部构造隐含以来，访问该模块的时候仅仅出现一个参数设置对话框。

需要如下几步完成：

3.1、右击模块，选择MaskSubsystem选项，蹦出MaskEditor对话框。

3.2、Icon属性。

如果要显示端口的名称，Transparency属性设置成Transparent。

Drawingmands编辑框允许给该模块图标上绘制图像，可以选择的有plot（）、disp（）等等，比方disp（'

PIDController'

）。

在Drawingmands中输入语句，如何写函数的提示在封装编辑对话框的下方。

3.3、Parameters属性。

这个东西是给模块中的变量赋值的，选择左方有朝左的小箭头的按钮是添加变量的，这时右方会有一横栏，Prompt是该变量的提示信息，Variable是相关联的变量名称，一定要与模块中的变量名称一样,Type是变量的类型，edit（可编辑）、popup（下拉框），选择后者的时候需要在左下方的popups中分行写上可以选择的数值。

左方的叉按钮是删除变量的。

3.4、Initialization属性。

对模块进展初始化操作。

3.5、Documentation属性。

对模块进展说明。

封装后双击模块就可以看见MaskDescription中的容。

关于模块封装的一些操作还有：

〔1〕如果要观察模块的部构造，右键模块，然后选择LookUnderMask即可。

编辑模块封装选择EditMaks。

〔2〕把要封装的东西全部用鼠标框起来，选择Edit中的CreatSubsystem就可以将选中的东西封装起来了。

左键单击模块，用Edit中的MaskSubsystem即可进展模块的封装。

同样用Edit下的LookUnderMask即可观察模块的部构造。