S-Function
S-函数使Simulink的功能大大扩充,除Mmatlab外,用户还可以用其他语言(C/C++/FORTRAN/Ada)编写实现算法,很强大的同时也对使用者提出了较高的要求。下面是编写S-函数的整个流程:
0 基础知识
Simulnk仿真分为两步:初始化、仿真循环。仿真是由求解器控制的,求解器主要作用是:计算模块输出、更新模块离散状态、计算连续状态。求解器传递给系统的信息包括:时间、输入和当前状态。系统的作用:计算模块的输出、更新状态、计算状态导数,然后将这些信息传递给求解器。求解器和系统之间的信息传递是通过不同标志来控制的。
![](/assets/blank.gif)
(2)S-函数控制流
![](/assets/blank.gif)
(3)S-函数的几个概念
1) 直接馈通
在编写S-函数时,初始化函数中需要对sizes.DirFeedthrough 进行设置,如果输出函数mdlOutputs或者对于变采样时间的mdlGetTimeOfNextVarHit是输入u的函数,则模块具有直接馈通的特性sizes.DirFeedthrough=1;否则为0。
2) 采样时间
仿真步长就是整个模型的基础采样时间,各个子系统或模块的采样时间,必须以这个步长为整数倍。
连续信号和离散信号对计算机而言其实都是采样而来的,只是采样时间不同,连续信号采样时间可认为趋于0且基于微分方程,离散信号采样时间比较长基于差分方程。离散信号当前状态由前一个时刻的状态决定,连续信号可以通过微分方程计算得到。如果要将连续信号离散化还要考虑下信号能否恢复的问题,即香农定理。
采样时间点的确定:下一个采样时间=(n*采样间隔)+ 偏移量,n表示当前的仿真步,从0开始。
对于连续采样时间,ts可以设置为[0 0],其中偏移量为0;
对于离散采样时间,ts假设为[0.25 0.1],表示在S-函数仿真开始后0.1s开始每隔0.25s运行一次,当然每个采样时刻都会调用mdlOutPuts和mdlUpdate函数;
对于变采样时间,即离散采样时间的两次采样时间间隔是可变的,每次仿真步开始时都需要用mdlGetTimeNextVarHit计算下一个采样时间的时刻值。ts可以设置为[-2 0]。
对于多个任务,每个任务都可以以不同的采样速率执行S-函数,假设任务A在仿真开始每隔0.25s执行一次,任务B在仿真后0.1s每隔1s执行一次,那么ts设置为[0.25 0.1;1.0 0.1],具体到S-函数的执行时间为[0 0.1 0.25 0.5 0.75 1.0 1.1…]。
如果用户想继承被连接模块的采样时间,ts只要设置为[-1 0]。
1 S-函数的编写
1.1 S函数的输入输出参数含义
首先打开M-文件的模版函数:function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfuntmpl(t,x,u,flag)
这个是无参的,如果有参数格式为:function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfuntmpl(t,x,u,flag,p1,p2,…)
1.2 子函数的作用
![](/assets/blank.gif)
(1)
- function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes
- sizes = simsizes;
- sizes.NumContStates = 0; %连续状态个数
- sizes.NumDiscStates = 0; %离散状态个数
- sizes.NumOutputs = 0; %输出个数
- sizes.NumInputs = 0; %输入个数
- sizes.DirFeedthrough = 1; %是否直接馈通
- sizes.NumSampleTimes = 1; %采样时间个数,至少一个
- sys = simsizes(sizes); %将size结构传到sys中
- x0 = []; %初始状态向量,由传入的参数决定,没有为空
- str = [];
- ts = [0 0]; %设置采样时间,这里是连续采样,偏移量为0
- % Specify the blocksimStateCompliance. The allowed values are:
- % 'UnknownSimState', < The defaultsetting; warn and assume DefaultSimState
- % 'DefaultSimState', < Same sim state as abuilt-in block
- % 'HasNoSimState', < No sim state
- % 'DisallowSimState' < Error out whensaving or restoring the model sim state
- simStateCompliance = 'UnknownSimState';
(2)
- functionsys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)
- sampleTime = 1; % Example, set the next hit to be one secondlater.
- sys = t + sampleTime;
(3)
functionsys=mdlOutputs(t,x,u)
sys = [];
(4)
- function sys=mdlUpdate(t,x,u)
- sys = [];
(5)
- functionsys=mdlDerivatives(t,x,u)
- sys = [];
(6)
functionsys=mdlTerminate(t,x,u)
sys = [];
2 实例解析
在编写S-函数之前要确定系统是否有状态变量、是连续还是离散状态以及输入输出个数、是否传入参数、采样时间等因素,针对不同的系统进行初始化、编写不同的子函数。
以matlab自带的限制积分函数程序limintm为例,讲解S-函数的编写。
Simulink系统:
![](/assets/blank.gif)
S-函数设置:其中传入的参数2,3,2.5分别表示为积分上限、积分下限和初始积分条件。
![](/assets/blank.gif)
输出图形:
![](/assets/blank.gif)
S-函数分析:
- <span style="font-size:18px;">function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=limintm(t,x,u,flag,lb,ub,xi)
- %传入的三个参数放在后面lb,ub,xi的位置
- %LIMINTM Limited integrator implementation.
- % Example MATLAB file S-function implementing a continuous limited integrator
- % where the output is bounded by lower bound (LB) and upper bound (UB)
- % with initial conditions (XI).
- %
- % See sfuntmpl.m for a general S-function template.
- %
- % See also SFUNTMPL.
- % Copyright 1990-2009 The MathWorks, Inc.
- % $Revision: <span class="hljs-number"><span class="hljs-number">1.1</span></span>.<span class="hljs-number"><span class="hljs-number">6.2</span></span> $
- switch flag
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % Initialization %
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%
- case 0
- [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = mdlInitializeSizes(lb,ub,xi);
- %%%%%%%%%%%%%%%
- % Derivatives %
- %%%%%%%%%%%%%%%
- case 1
- sys = mdlDerivatives(t,x,u,lb,ub);
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- % Update and Terminate %
- %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
- case {2,9}
- sys = []; % do nothing
- %%%%%%%%%%
- % Output %
- %%%%%%%%%%
- case 3
- sys = mdlOutputs(t,x,u);
- otherwise
- DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag));
- end
- % end limintm
- %
- %=============================================================================
- % mdlInitializeSizes
- % Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function.
- %=============================================================================
- %
- function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = mdlInitializeSizes(lb,ub,xi)
- sizes = simsizes;
- sizes.NumContStates = 1;%1个连续状态,即积分状态
- sizes.NumDiscStates = 0;
- sizes.NumOutputs = 1;
- sizes.NumInputs = 1;
- sizes.DirFeedthrough = 0;
- sizes.NumSampleTimes = 1;
- sys = simsizes(sizes);
- str = [];
- x0 = xi; %积分状态初始条件‘
- ts = [0 0]; % sample time: [period, offset]
- % speicfy that the simState for this s-function is same as the default
- simStateCompliance = 'DefaultSimState';
- % end mdlInitializeSizes
- %
- %=============================================================================
- % mdlDerivatives
- % Compute derivatives for continuous states.
- %=============================================================================
- %
- function sys = mdlDerivatives(t,x,u,lb,ub)
- if (x <= lb & u < 0) | (x>= ub & u>0 )
- sys = 0;
- else
- sys = u;
- end
- % end mdlDerivatives
- %
- %=============================================================================
- % mdlOutputs
- % Return the output vector for the S-function
- %=============================================================================
- %
- function sys = mdlOutputs(t,x,u)
- sys = x;
- % end mdlOutputs
- </span>
参考:
《基于MATLAB/Simulink系统仿真权威指南》
S-Function相关推荐
- 创建一个Scalar-valued Function函数来实现LastIndexOf
昨天有帮助网友解决的个字符串截取的问题,<截取字符串中最后一个中文词语(MS SQL)>http://www.cnblogs.com/insus/p/7883606.html 虽然实现了, ...
- php function集合
/*更新商品的某个字段*/ function update_goods($goods_id, $field, $value) {if ($goods_id){/* 清除缓存 */clear_cache ...
- 函数指针amp;绑定: boost::functoin/std::function/bind
see link: https://isocpp.org/wiki/faq/pointers-to-members function vs template: http://stackoverflow ...
- class function或class procedure是什么意思
类函数\类过程. 它们是直接操作在类上面(没有实例化的对象) 下面是Delphi Help 的描述 A class method is a method (oth ...
- Cost Function
首先本人一直有一个疑问缠绕了我很久,就是吴恩达老师所讲的机器学习课程里边的逻辑回归这点,使用的是交叉熵损失函数,但是在进行求导推导时,google了很多的课件以及教程都是直接使用的,这个问题困扰了很久 ...
- error C4996: 'fopen': This function or variable may be unsafe. Consider using fopen_s instead. 的解决方法
vs2013编译出错信息:错误 1 error C4996: 'fopen': This function or variable may be unsafe. Consider usin ...
- c++11 function
是代指返回值为void型的函数指针. function 最大的功能是表达匿名函数,特别是 [] 里面捕捉了当前上下文变量的匿名函数 类模版 std::function是一种通用.多态的函数封装.std ...
- 避开移入移出事件内部div干扰事件,e是function(e)的e
// 避开移入移出事件内部div干扰事件 // e是function(e)的elet element = e.toElement || e.relatedTarget;if (element.clas ...
- Vue子组件调用父组件方法并传参的5种方式:$emit触发、传入子组件function、访问父组件$parent.function、用inject关联父组件provide的方法、用window.fun
如需了解老子怎么控制儿子的,传送门:https://s-z-q.blog.csdn.net/article/details/119922715 子组件child.vue <template> ...
- Vue父组件调用子组件的方法并传参的两种方式(用$refs.refName.functionName、window.function)
如需了解儿子怎么控制老子的,传送门:https://s-z-q.blog.csdn.net/article/details/120094689 父组件father.vue <template&g ...
最新文章
- apue读书笔记-第十二章
- 自动驾驶人的福音!Lyft公开Level 5部署平台Flexo细节
- bootstrap 数据加载中提示_解决Quartz定时器中查询懒加载数据no session的问题
- jquery --- 监听tab栏的变化
- intellij服务器证书不受信任,ssl证书不受信任怎么办?ssl证书不受信任解决方案有什么?...
- 非极大值抑制_OpenCV非极大值抑制bug
- 一篇关于arc下内存管理的老文章,包含各种冷门修饰符(关于内存),写的较好,mark...
- 《从0到1:CTFer成长之路》 配套题目Web WP
- 怎么用微信打开链接才不会提示已停止访问网页
- (一)软件开发背景 - 天津市政府采购中心网
- wannier插值能带拟合1
- 单片机c语言控制步进电机发脉冲,单片机如何写用脉冲控制步进电机呢?
- Telnet英文全称
- 鸿蒙窍做何解释,终朝睡在鸿蒙窍 一任时人牛马呼
- EXCEL VBA常用语句
- TextBox 单行文本框,多行文本框
- 职场老油条的22条经验之谈
- {‘errcode‘: 47001, ‘errmsg‘: ‘data format error rid} 微信测试号模板消息,参数不对。
- Python模拟太阳-地球-月亮运动模型
- 计算机发明原理,40个发明原理概述.ppt