Simulink仿真入门到精通（十） S函数

S函数也称为Simulink中的系统函数，是用来描述模块的Simulink宏函数，支持M、C等多种语言。当Simulink默认的模块不能满足用户的需求时，用户可以通过S函数自己打造一个模块，实现自定义的算法或期待的动作。

Level1 M S函数输入输出端口最多位1且数据维数固定，Level2 M S函数的输入输出端口个数可以为多个，数据维数也可以动态改变。

编写一个既能用于仿真又能用于代码生成的算法时，需要给S函数编写同名的TLC文件。

由于M语言需要调用MATLAB解释器，故C Mex S函数运行速度比M S函数更快。

一个Simulink模块包括输入、输出以及内部的状态量。除了3要素之外，还有一个无处不在的时间量。

所谓状态量，根据系统性质分为连续系统中的微分量和离散系统中的差分量。

dx/dt=f(t,x,u)

y=g(t,x,u)

执行顺序：

仿真运行时，模型首先要对模块进行初始化，这个过程包括模块的实例化：输入/输出端口、信号唯独、端口数据类型及采样时间等的确定，模块参数的获取及个数检查，并决定模块的执行顺序等。

S函数子方法表：

不同S函数的特点：

[sys,x0,str,ts]=f(t,x,u,flag,p1,p2,...)

其中f是S函数的函数名，Simulink会在仿真过程中的每个步长内多次调用f。

flag的值随着仿真过程自动变化，其值对应的S函数子方法如下：

说明——直接馈入：

如果S函数的输出y或采样时间t与输入u有直接联系，就是直接馈入；否则不存在直接馈入情况。如果若干直接馈入的模块通过反馈构成了一个环形，就会出现所谓的代数环。

Level1 M S输入参数表：

Level1 M S输出参数表：

ts=[m,n]中m为模块的采样时间周期，表示每隔多长时间采样一次，n为采样时间的偏移量，表示与采样时间周期所表示的时刻点的偏差时间。

例如：

示例：

dx1/dt=-0.5572x1-0.7814x2+u1-u2;

dx2/dt=0.7814x1+2u2;

y=1.9691x1+6.4493x2;

由方程可知：

示例：积分

Level2 M S函数使得用户能够使用MATLAB语言来编写支持多个输入/输出端口的自定义模块，并且每个端口都能够支持包括矩阵在内的Simulink支持的所有数据类型。

Setup子方法是Level2 M S函数体中唯一调用的语句，对模块的属性和其他子方法进行初始化，Setup子方法类似Level1 M S函数中mdlInitializeSizes子方法的功能，并且相比之下功能更加强大，在Setup中不仅可以设置多输入多输出，而且每个输出的端口信号的维数可以是标量数或矩阵甚至是可变维数，另外S函数的其他子方法也是通过Setup子方法进行注册的，因此Setup可以成为Level2 M S函数的根本。

Setup子方法实现以下功能：

S函数实时对象的属性列表：

函数端口的属性列表：

实时对象的方法列表：

其他子方法列表：

PostPropagationSetup子方法是用来初始化Dwork工作向量的方法，规定Dwork向量的个数及每个向量的维数、数据类型、离散状态变量的名字和虚拟性，以及是否作为离散变量使用。

Dwork向量是Simulink分配给模型中每个S函数实例的存储空间块。当不同S函数块之间需要通过全局变量或者静态变量进行数据交互时，必须在S函数中使用Dwork向量来进行变量存储。

Dwork属性列表：

代表不同数据类型的ID（整数）：

InitializeConditions子方法可以用来初始化状态变量或者Dwork工作向量的值。

Start子方法跟InitializeConditions子方法功能一致，但仅仅在仿真开始的时候初始化一次，而S函数模块放置在是能子系统中时其InitializeConditions子方法在每次子系统被使能时都会被调用。

Output子方法跟Level1 M S函数的mdlOutputs子方法作用一样，用于计算S函数的输出。

Updata子方法跟Level1 M S函数中mdlUpdata子方法作用相同，用于计算离散状态变量的值。

Derivatives子方法跟Level1 M S函数中的mdlDerivatives子方法作用相同，用于计算并更新连续状态变量的值。

S函数的收尾工作放在Terminate子方法中进行，如存储空间的释放，变量的删除等。

阿布罗狄：

艾欧里亚：

好丑！看不出什么效果。

再试一次：

融合后：

原来核心语句在这里：

S函数支持的语言除了MATLAB/Simulink自身环境的M语言之外，最常用的就是C语言了。使用C语言编写S函数成为C Mex Sh函数，相比于解释运行的M S函数，在仿真过程中不需要反复调用MATALB解释器，而是在运行前将.c文件编译成mexw32/mexw64类型的可执行文件，运行速度和效率上有明显优势；并且C语言拥有编程语言生的灵活性优势。

C Mex S函数的运行机制与M S函数是一致的，包括常用的初始化、更新、微分计算、输出和终止等子方法，这些子方法几乎可以与Level2 M S函数的子方法一一对应起来。但是由于语言的不同，所使用的数据结构形式上也有区别。

对应关系：

编译型语言编写的程序执行之前，需要一个专门的编译过程，把程序编译成为机器语言的文件，如exe文件或mexw32/menw64文件，运行时不需要重新翻译。

LCT对象的各个属性：