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基于Simulink的S-Function建模PPT课件(MATLAB学习资料).pptx
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2023-01-13
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基于Simulink的S-Function建模PPT课件(MATLAB学习资料).pptx
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基于Simulink的S-Function建模
S-函数是一个Simulink模块。S-函数中的输出值是状态、
输入和时间的函数。S-函数是Simulink的重要组成部分,
Simulink为我们编写S-函数提供了各种模板文件,其中定
义了S-函数完整的框架结构,用户可以根据自己的需要加
以剪裁。本章主要引导用户从最简单的S函数编写出发,
逐步掌握S-Function进行控制系统设计。
学习目标:
(1)熟练掌握MATLAB S-Function编写;
(2)熟练掌握S函数用于控制系统建模;
(3)熟练掌握S函数抒写Simulink模块等;
目录
5.1 Simulink S函数仿真应用
5.2 M-file S-functions应用
5.3 M-file S函数模板
5.4 M-file S函数实现
5.1 Simulink S函数仿真应用
• S-function(System function)是Simulink
模块的计算机语言描述。可以用M、C/C++、
Ada、Fortran语言以MEX文件的形式编写。
• S-function以特殊的方式与Simulink方程求解
器交互。这种交互和Simulink内建模块的做法
非常相似。S-function模块可以是连续、离散
或者混合系统。
• 通过S-function,用户可以将自己的模块加入
Simulink模型中。从而可以实现用户自定义的
算法或者利用操作系统、硬件设备交互
5.1.1 Simulink S函数仿真过程
• Simulink模型的执行按下述几个步骤。
• 首先是初始化阶段。在这一阶段Simulink将库
模块集合到模型,传播宽度、数据类型和采样
时间,评估模块参数,确定模块执行顺序,分
配内存。然后是仿真阶段。此时Simulink进入
一个仿真循环,循环的每次执行对应一个仿真
步。
• 在每个仿真步,Simulink按初始化阶段确定的
顺序执行各个模块。
• 对每个模块,Simulink计算模块在当前采样时
间的状态、微分和输出。这将持续到仿真结
束。
5.1.2 S-function的回调(Callback
)方法
• S-function包括一系列的回调方法,用以执行每个仿真步骤所需的任务。在一个模型的仿真过程中,每个
仿真步骤,Simulink将调用各S-function的适当方法。S-function执行的方法包括:
• (1)初始化:在首次仿真循环中执行。Simulink初始化S-function。在这一步骤中Simulink将:
• 1)初始化SimStruct,这是一种Simulink结构,包含了S-function的信息。
• 2)设置输入输出端口的个数和纬度。
• 3)设置模块的采样次数。
• 4)分配存储区域和数组长度。
• (2)计算下一采样点:如果定义了一个可变采样步长的模块,这一步将计算下一次采样点,也就是计算下
一步长。
• (3)计算在主要时间步中的输出:这一步结束之后,模块的输出端口在当前时间步是有效的。
• (4)更新主要时间步中的离散状态:所有的模块在该回调方法中,必须执行一次每次时间步都要执行的活
动,比如为下一次仿真循环更新离散状态。
• (5)积分:这用于具有连续状态的或者(和)具有非采样过零的模型。如果用户的S-function具有连续状
态,Simulink在最小采样步长调用S-function的输出和微分部分。这也是Simulink之所以能计算S-
function的状态。如果用户S-function(仅针对C MEX)具有非采样过零,Simulink在最小采样步长调用
S-function的输出和微分部分,这样可以确定过零点。
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海澜明月
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