gui指导教程系列(9)：在gui中调用含未知参数的simulink模型

本节教程主要向大家演示使用三种不同的方法，在 GUIDE 中嵌入 Simulink 模块。关于原理大家可以参考 /access/ . g_guis/f6-8865.html在 Simulink 中能够直观快速的搭建系统模型，如果再联合 GUIDE 的面向对象可视化编程，可以说是锦上添花！将 Simulink 融入到 GUIDE 中可以方便模型的终端用户，很容易直接可视化的操控模型参数和显示仿真结果，而此时并不需要进入 Simulink 环境。构建 Simulink 模型该部分我们将快速的构建一个 Simulink 模型方便在后面的 GUIDE 中使用。本次我们就使用一个简单的二阶“质量- 弹簧-阻尼”系统作为示例吧。在使用该教程时，我们假定您已经具备 Simulink 相关建模基础和了解“质量-弹簧-阻尼”系统的理论。因此在这里我就不深入介绍 Simulink 模型的建立和“质量-弹簧-阻尼”系统的数学推导。如果的确需要，建议您参考下/Tutorials/Matlab/Simulink/index.html1、先下载论坛为您制作好的 Simulink 和 GUI 模型 simulink-gui.zip (13.04 KB, 下载次数: 1130) ，包含 simulink_gui.fig、 simulink_gui.m、 simulateButton.m 和 mass_spring.mdl 四个文件，将其解压到 MATLAB 工作目录。2、在 Simulink 中打开模型，框图如下所示3、请注意增益(Gain) 模块的增益使用的是变量 1/m、c/m 和 k/m，而不是数值。因为Simulink 默认使用基本状态空间(Base WorkSpace)的数据，因此在仿真之前必须先在状态空间定义参数 m、c 和 k，否则将出错。当然我们可以使用 set_param()函数直接设置参数，这个将会在后面讲解。4、由于函数有自己的状态空间( 不是 Base Workspace)，因此在函数中使用 sim()函数进行模型仿真，即使你在函数中定义了模型的必要参数，但是这些参数只存在于函数状态空间中，模型在仿真是没法获取。比如下面的代码将会导致错误 function runSimulinkModel(m,c,k) % 即使在函数中有模型的参数输入或定义，但是 Simulink 默认只使用基本状态空间的数据 sim(mass_spring);复制代码5、由于函数状态空间和基本状态空间的变量和数据不兼容，这就增加了在 GUIDE 中调用 Simulink 模型的难度。在接下来的教程中，我们将讨论使用三种方法来解决这个问题！GUIDE 调用 Simulink方法一：主要使用 set_param 函数设置仿真参数，具体参考 /thread-17464-1-1.html方法二：Simulink 中提供的 simset()函数，可以让用户自定 Simulink 模型的运行空间(默认是 Base Workspace)， 我们只要将 Simulink 设置为从当前工作空间运行就 Ok 了。关于 simset 的更多用法，感兴趣的网友可以自己参考 Matlab 帮助！1、在 GUIDE 中打开 simulink_gui.fig 文件(不会使用 GUIDE，那先看下/thread-5217-1-1.html)，GUI 布局如下所示2、打开 simulink_gui.m 文件定位到 Simulate!按钮的回调函数simulate_pushbutton_Callback，在后面添加如下代码 axes(handles.axes1) % 将 axes1设置为当前坐标系，便于绘制仿真结果 m=str2num(get(handles.mass_editText,String); % 获取质量 c=str2num(get(handles.damping_editText,String); % 获取阻尼 k=str2num(get(handles.spring_editText,String); % 获取劲度系数 % 配置 Simulink 仿真选项，使其使用当前工作空间 % 设置 Simulink 从当前工作空间运行 options = simset(SrcWorkspace,current); % 使用 sim()函数对模型进行仿真 % 第一参数是模型名称 % 第二个参数是向量，指定仿真开始和结束时间 % 如果设置为 ，则使用在 Simulink 中设置的始末时间 % 第三个参数设置 Simulink 仿真选项 sim(mass_spring,options); % 绘制图形% 模型中有一个 OUT 模块，使用它我们可以设置输出变量为 tout 和 yout % 然后就可以直接调用 Simulink 的获取仿真结果 tout 和 yout 进行绘图了 plot(tout,yout) xlabel(Time) ylabel(Displacement) Title(2nd Order Mass Spring System) grid on复制代码3、保存修改，再运行 GUI。 在文本框中输入“质量-弹簧 -阻尼”系统的三个参数(注意不要输入字母、符号或负数)，然后点击 “Simulate！”按钮，看看我们的劳动成果吧！方法三：1、同样在 GUIDE 中打开未经有修改的 simulink_gui.fig 文件2、双击“Simulate！”按钮打开属性查看器 ，将 Callback 属性修改为 simulateButton。以后每次点击“Simulate！”按钮时，则 GUI 只响应 simlateButton 中定义的操作，而不是simulate_pushbutton_Callback。注意：simulateButton 是另外编写的一个 M 脚本文件，MATLAB 中脚本文件( 不同于函数文件)中的所有变量和数据共用基本状态空间。3、其实 simulateButton.m 脚本的代码如下 % 注意到 simulateButton.m 文件不是一个 M 函数( 以 function 开头的为 M 函数) ，而是 M 脚本！ % Matlab 脚本将在基本工作空间运行，它涉及到所有的变量和数据都保存在基本工作空间！ % 而 Simulink 所有参数默认调用基本工作空间的数据，所以此时我们就可以直接使用 sim()函数进行模型仿真了！ clear all % 获取当前 GUI 窗体的句柄 h =gcf; % 获取 GUI 的 handles 结构体，它包含了所有控件的信息 handles = guidata(h); % 选择当前坐标系，由于后面的绘图 axes(handles.axes1); % 获取文本框中的 Simulink 仿真参数 m=str2num(get(handles.mass_editText,String); % 注意获取的 string 是一个字符串，需要使用str2num 将其转换为数值 c=str2num(get(handles.damping_editText,String); k=str2num(get(handles.spring_editText,String); % 仿真系统 sim(mass_spring); % 绘制仿真结果图形 plot(tout,yout) xlabel(Time) yla