【精选】Matlab

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1 Fcn模块

Fcn 模块将指定的数学表达式应用于其输入

2 MATLAB Function模块

使用 MATLAB Function 模块可以编写用于 Simulink® 模型的 MATLAB® 函数。

双击MATLAB Function模块可以进行函数编辑。

3 S-Function模块

可以通过编写M文件供S-Function调用；点击edit可以打开函数文件

通过输入edit sfuntmpl可以打开sfuntion的编辑模板。

S-function内部函数介绍 [sys,x0,str,ts] = functionName(t,x,u,flag) 这是函数的总入口，收到信号后，首先进入这个函数.这个函数包含一个switch语句，根据情况进入不同的子函数[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes; S-function进行基本的设置，具体参数会在后面进行介绍。相当于构造函数sys=mdlDerivatives(t,x,u); 该函数仅在连续系统中被调用，用于产生控制系统状态的导数sys=mdlUpdate(t,x,u); 离散模块状态更新，该函数仅在离散系统中被调用，用于产生控制系统的下一个状态sys=mdlOutputs(t,x,u); 连续模块状态更新，产生（传递）系统输出sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) 获得下一次系统执行（next hit）的时间，该时间为绝对时间此函数仅在采样时间数组中指定变量离散时间采样时间[-2 0]时会被调用。sys=mdlTerminate(t,x,u) 相当于构析函数，结束该仿真模块时被调用

S-function的执行顺序在仿真开始时，执行mdlInitializeSizes若系统包含连续部分，则调用mdlDerivatives；若系统包含离散部分，则调用mdlUpdate调用mdlOutputs，产生输出若满足条件，则执行mdlGetTimeOfNextVarHit循环执行1--3，直至仿真停止执行mdlTerminate，仿真停止

S-function输入输出参数含义

输入参数t,x,u,flag:

t ：系统时间，代表当前的仿真时间x ：系统状态，行向量，格式为x(1),x(2)u ：系统输入向量，即在simulink models中连接至S-function的线上的数据。注意区分x和uflag ：系统状态，由系统自动生成，决定了系统应当执行哪个S-function子函数

输出参数sys,x0,str,ts,simStateCompliance:

sys ：系统本身，可以理解为下一时刻的系统；同时sys的前几个数值（sys[1]等)是系统的输出，即在simulink中S-function伸出线上的数据x0 ：系统初始状态，格式为x0=[0;0;0].str ：状态排序字符串，通常指定为[]，无具体含义。ts ：可认为是采样时间，表示模块采样时间和偏差的矩阵，[period,offfset],当ts=-1时表示iyu输入信号同采样周期。simStateCompliance

运行结果：

test_ljs.m:

%函数的总入口，收到信号后，首先进入这个函数.这个函数包含一个switch语句，根据情况进入不同的子函数 function [sys,x0,str,ts] = spacemodel(t,x,u,flag) switch flag, case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u); case 2, sys=mdlUpdate(t,x,u); case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u); case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u); case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u); otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag)); end %S-function进行基本的设置，相当于构造函数，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和Sizes数组 function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes; %调用构造函数，生成一个默认类 sizes.NumContStates = 2; %设置系统连续状态的数量,如果是2个输出，则设为2 sizes.NumDiscStates = 0; %设置系统离散状态的数量 sizes.NumOutputs = 2; %设置系统输出的数量，如果是2个输出，则设为2 sizes.NumInputs = 1; %设置系统输入的数量 sizes.DirFeedthrough = 1; %设置系统直接通过量的数量，一般为1 sizes.NumSampleTimes = 1; % At least one sample time is needed % 采样时间个数，1表示只有一个采样周期. % 猜测为如果为n，则下一时刻的状态需要知道前n个状态的系统状态 sys = simsizes(sizes); %将sizes结构体中的信息传递给sys x0 = [0 1]; % 系统初始状态 str = []; % 保留变量，保持为空 ts = [0 0]; % 采样时间 %该函数仅在连续系统中被调用，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 function sys=mdlDerivatives(t,x,u) %Time-varying model sys(1)=u*1; sys(2)=u*2; %产生（传递）系统输出 function sys=mdlOutputs(t,x,u) % sys(1)=x(1); % sys(2)=x(2); if u=-0.5 && u 0.5 sys(1)=1; sys(2)=2; end %此外，还有三类函数如下 %sys=mdlUpdate(t,x,u); 该函数仅在离散系统中被调用，用于产生控制系统的下一个状态；更新离散状态、采样时间和主时间步的要求 function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys =[]; % sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) 获得下一次系统执行（next hit）的时间，该时间为绝对时间此函数仅在采样时间数组中指定变量离散时间采样时间[-2 0]时会被调用。 function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime = 1; %设置下一个采样时间在1s之后 sys = t + sampleTime; % sys=mdlTerminate(t,x,u) 相当于构析函数，结束该仿真模块时被调用 function sys=mdlTerminate(t,x,u) sys = [];

例1：用S函数实现Gain模块，通过建立 Mask传递参数Gain_fac 建立模型

Mask封装s-function：

封装效果：

S-function设置：

将Mask中的参数产地到function中

代码实现：

注意主函数和mdlOutputs函数多了一个Gain_fac参数传递作为Gan的系数

%函数的总入口，收到信号后，首先进入这个函数.这个函数包含一个switch语句，根据情况进入不同的子函数 function [sys,x0,str,ts] = Gain_sfun_test(t,x,u,flag,Gain_fac) switch flag, case 0, %第一步：设置初始条件 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; case 1,%更新输出前，计算导数 sys=mdlDerivatives(t,x,u); case 2,,%第四步：更新离散状态 sys=mdlUpdate(t,x,u); case 3,%第三步：计算输出；第五步：计算输出 sys=mdlOutputs(t,x,u,Gain_fac); case 4,%第二步：计算下一个采样时间，适应与变采样时间 sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u); case 9,%结束仿真 sys=mdlTerminate(t,x,u); otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag)); end %S-function进行基本的设置，相当于构造函数，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和Sizes数组 function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes; %调用构造函数，生成一个默认类 sizes.NumContStates = 0; %设置系统连续状态的数量,如果是2个输出，则设为2 sizes.NumDiscStates = 0; %设置系统离散状态的数量 sizes.NumOutputs = 1; %设置系统输出的数量，如果是2个输出，则设为2 sizes.NumInputs = 1; %设置系统输入的数量 sizes.DirFeedthrough = 1; %设置系统直接通过量的数量，一般为1 sizes.NumSampleTimes = 0; % At least one sample time is needed % 采样时间个数，1表示只有一个采样周期. % 猜测为如果为n，则下一时刻的状态需要知道前n个状态的系统状态 sys = simsizes(sizes); %将sizes结构体中的信息传递给sys x0 = []; % 系统初始状态 str = []; % 保留变量，保持为空 ts = []; % 采样时间 %该函数仅在连续系统中被调用，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 function sys=mdlDerivatives(t,x,u) %Time-varying model % sys(1)=u*1; % sys(2)=u*2; sys=[]; %产生（传递）系统输出 function sys=mdlOutputs(t,x,u,Gain_fac) sys(1)=Gain_fac*u; % sys(2)=x(2); %此外，还有三类函数如下 %sys=mdlUpdate(t,x,u); 该函数仅在离散系统中被调用，用于产生控制系统的下一个状态；更新离散状态、采样时间和主时间步的要求 function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys =[]; % sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) 获得下一次系统执行（next hit）的时间，该时间为绝对时间此函数仅在采样时间数组中指定变量离散时间采样时间[-2 0]时会被调用。 function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime = 1; %设置下一个采样时间在1s之后 sys = t + sampleTime; % sys=mdlTerminate(t,x,u) 相当于构析函数，结束该仿真模块时被调用 function sys=mdlTerminate(t,x,u) sys = []; 运行结果：

例2：用S函数实现积分模块建立模型

S-Function代码： %函数的总入口，收到信号后，首先进入这个函数.这个函数包含一个switch语句，根据情况进入不同的子函数 function [sys,x0,str,ts] = Gain_sfun_test(t,x,u,flag) switch flag, case 0, %第一步：设置初始条件 [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; case 1,%更新输出前，计算导数 sys=mdlDerivatives(t,x,u); case 2,,%第四步：更新离散状态 sys=mdlUpdate(t,x,u); case 3,%第三步：计算输出；第五步：计算输出 sys=mdlOutputs(t,x,u); case 4,%第二步：计算下一个采样时间，适应与变采样时间 sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u); case 9,%结束仿真 sys=mdlTerminate(t,x,u); otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag)); end %S-function进行基本的设置，相当于构造函数，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和Sizes数组 function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes; %调用构造函数，生成一个默认类 sizes.NumContStates = 1; %设置系统连续状态的数量,如果是2个输出，则设为2 sizes.NumDiscStates = 0; %设置系统离散状态的数量 sizes.NumOutputs = 1; %设置系统输出的数量，如果是2个输出，则设为2 sizes.NumInputs = 1; %设置系统输入的数量 sizes.DirFeedthrough = 1; %设置系统直接通过量的数量，一般为1 sizes.NumSampleTimes = 0; % At least one sample time is needed % 采样时间个数，1表示只有一个采样周期. % 猜测为如果为n，则下一时刻的状态需要知道前n个状态的系统状态 sys = simsizes(sizes); %将sizes结构体中的信息传递给sys x0 = [0]; % 系统初始状态 str = []; % 保留变量，保持为空 ts = []; % 采样时间 %该函数仅在连续系统中被调用，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 function sys=mdlDerivatives(t,x,u) %Time-varying model % sys(1)=u*1; % sys(2)=u*2; sys=3*u;%求积分 %产生（传递）系统输出 function sys=mdlOutputs(t,x,u) sys(1)=2*x;%产生输出 % sys(2)=x(2); %此外，还有三类函数如下 %sys=mdlUpdate(t,x,u); 该函数仅在离散系统中被调用，用于产生控制系统的下一个状态；更新离散状态、采样时间和主时间步的要求 function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys =[]; % sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) 获得下一次系统执行（next hit）的时间，该时间为绝对时间此函数仅在采样时间数组中指定变量离散时间采样时间[-2 0]时会被调用。 function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime = 1; %设置下一个采样时间在1s之后 sys = t + sampleTime; % sys=mdlTerminate(t,x,u) 相当于构析函数，结束该仿真模块时被调用 function sys=mdlTerminate(t,x,u) sys = []; 运行结果：

参考材料《MATLAB_SIMULINK系统仿真》

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