Matlab软件中S函数编写心得.doc

原文标题：matlab中s函数编写心得转自水木 - MATLAB - 中国电力研学论坛 专注电力技术应用，关注电力科技前沿，打造专业电力社区！ - Powered by Discuz!原文链接：/viewthread.php?tid=6195&extra=&page=1s函数是system Function的简称，用它来写自己的simulink模块。（够简单吧，_， 详细的概念介绍大伙看帮助吧）可以用matlab、C、C+、Fortran、Ada等语言来写， 这儿我只介绍怎样用matlab语言来写吧（主要是它比较简单） 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windows API等的 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，这个阶段里要进行计算输出、更新离散状态、 计算连续状态等等，这个阶段需要反复运行，直至结束。 在matlab的workspace里打edit sfuntmpl(这是matlab自己提供的s函数模板)，我们 看它来具体分析s函数的结构。 它的第一行是这样的：function sys,x0,str,ts=sfuntmpl(t,x,u,flag) 先讲输入与输出变量的含义：t是采样时间，x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），x0是状态变量的初始值，str是保留参数（mathworks公司还没想好该怎么用它，嘻嘻，一般在初始化中将它置空就可以了,str=)，ts是一个12的向量，ts(1)是采样周期，ts(2)是偏移量。 下面结合sfuntmpl.m中的代码来讲具体的结构： switch flag, %判断flag，看当前处于哪个状态 case 0, sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes; flag=0表示处于初始化状态，此时用函数mdlInitializeSizes进行初始化，此函数在 sfuntmpl.m的149行 我们找到他，在初始化状态下，sys是一个结构体，用它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结构体用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通（直接贯通我的理解是输入能 %直接控制输出） 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： dx/dt=fc(t,x,u) 也可以用连续状态方程描述：dx/dt=A*x+B*u x(k+1)=fd(t,x,u) 也可以用离散状态方程描述：x(k+1)=H*x(k)+G*u(k) y=fo(t,x,u) 也可以用输出状态方程描述：y=C*x+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.NumInpu ts=1; 其他的可以不变。继续在mdlInitializeSizes函数中往下看： x0 = ; %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x0=0,0(离散和连续的状态变量我们都设它初值为0) str = ; %这个就不用说了，保留参数嘛，置就可以了，反正没什么用，可 %能7.0会给它一些意义 ts = 0 0; %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mdlGet %TimeOfNextVarHit函数中具体介绍 嘻嘻，总算讲完了初始化，后面的应该快了 在sfuntmpl的106行继续往下看： case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u); flag=1表示此时要计算连续状态的微分，即上面提到的dx/dt=fc(t,x,u)中的dx/dt,找到 mdlDerivatives函数（在193行）如果设置连续状态变量个数为0，此处只需sys=; 就可以了（如sfuntmpl中一样），按我们上述讨论的那个模型，此处改成 sys=fc(t,x(1),u)或sys=A*x(1)+B*u %我们这儿x(1)是连续状态变量，而x(2)是离散的 ，这儿只用到连续的，此时的输出sys就是微分 继续，在sfuntmpl的112行： case 2, sys=mdlUpdate(t,x,u); flag=2表示此时要计算下一个离散状态，即上面提到的x(k+1)=fd(t,x,u)，找到mdlUpd ate函数（在206行）它这儿sys=;表示没有离散状态，我们这而可以改成 sys=fd(t,x(2),u)或sys=H*x(2)+G*u;%sys即为x(k+1) 看来后面几个一两句话就可了，呵呵，在sfuntmpl的118行 case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u); flag=3表示此时要计算输出，即y=fo(t,x,u),找到mdlOutputs函数（在218行），如上，如果sys=表示没有输出，我们改成sys=fo(t,x,u)或sys=C*x+D*u %sys此时为输出y 好像快完了，嘻嘻，在sfuntmpl的124行 case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,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mdlInit ializeSizes中提到的ts设置ts(1)不为0) 连续系统中只需在mdlGetTimeOfNextVarHit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edit vsfunc看vsfunc.m这个例子 最后一个，在sfuntmpl的130行 case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u); flag=9表示此时系统要结束，一般来说写上在mdlTerminate函数中写上sys=就可，如 果你在结束时还要设置什么，就在此函数中写 关于sfuntmpl这个s函数的模板讲完了。 s函数还可以带用户参数，下面给个例子，和simulink下的gain模块功能一样，大伙自己 看吧，我睡觉去了，累了 function sys,x0,str,ts = sfungain(t,x,u,flag,gain) switch flag, case 0, sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 0; sizes.NumDiscStates = 0; sizes.NumOutputs = 1; sizes.NumInputs = 1; sizes.DirFeedthrough = 1; sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes); x0=; str=; ts=0,0; case 3, sys=gain*u; case 1,2,4,9, sys = ; end