|
|
马上加入,结交更多好友,共享更多资料,让你轻松玩转电力研学社区!
您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即加入
×
s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)
' g1 ~/ h! v7 m: H2 X/ q/ T 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
- t9 _ m# N. |! r# a 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。
: X7 \. ?# e! S 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)
% u1 ]1 b; F( I; f3 |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1×2的向量,ts(1)是采样周期,ts(2)是偏移量。
8 W% P5 y, L! [5 A 下面结合sfuntmpl.m中的代码来讲具体的结构: 4 V& L1 _: s9 E0 A& D4 X3 _. q
switch flag, %判断flag,看当前处于哪个状态
( G& B, h1 \; j9 | case 0,
9 A. ~7 N) {$ D. p( N; {$ J$ W% N [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; % U+ o. ]6 @) @) j, W
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
6 H. M% N& D( B4 B6 t6 c) ^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 3 Q9 P$ c0 a& |0 g4 q" }
size = simsizes;%用于设置模块参数的结构体用simsizes来生成 " j2 H9 |# B: c( n M7 G# G
sizes.NumContStates = 0;%模块连续状态变量的个数 , `! W6 D9 f2 X( A$ q' o; {) c
sizes.NumDiscStates = 0;%模块离散状态变量的个数 : [# M/ C7 A2 }" M$ r
sizes.NumOutputs = 0;%模块输出变量的个数
) ^8 ?9 M. H5 y8 Q2 x# P! Z3 { sizes.NumInputs = 0;%模块输入变量的个数
- h6 z$ Y- ]% L9 M3 d. l 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)
7 z2 P) i; ~5 E4 L. R sizes.NumSampleTimes = 1;%模块的采样时间个数,至少是一个
$ V( f" [' t; N! G1 B5 Q! D sys = simsizes(sizes); %设置完后赋给sys输出
& ^% `( [" U1 {9 g/ }7 Z- X举个例子,考虑如下模型:
' R6 K8 i n' T7 {. N dx/dt=fc(t,x,u) 也可以用连续状态方程描述:dx/dt=A*x+B*u / Y( H, ]9 I5 L# D( K7 T" q
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) + M% }% s; S' o' I# I n1 \6 U5 X
y=fo(t,x,u) 也可以用输出状态方程描述:y=C*x+D*u ; z0 F# _! D' A8 O4 H
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: ( A* s2 n9 f" C5 G% u$ z6 B0 E
(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) % { n% X2 v U
sizes.NumContStates=1;sizes.NumDiscStates=1;sizes.NumOutputs=1;sizes.NumInpu
; Q5 d( U8 g2 d' t+ F. [" Nts=1;
8 |. ?* p+ P; a/ K+ t( r; N: z. ?其他的可以不变。继续在mdlInitializeSizes函数中往下看:
. R- V. f6 @$ d+ f 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)
' w* q1 D* l3 s: |, k( s& [ 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 , X: _# @* u3 E& M8 M% j! I
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 / L7 l+ Y: k( Y' \/ I: T
嘻嘻,总算讲完了初始化,后面的应该快了
5 Q9 F: a4 x7 u, ^6 G" [4 n 在sfuntmpl的106行继续往下看: 8 F4 x2 V D! G' W. f& v3 d( I5 E
case 1,
' x2 M9 H& t e+ r0 F2 ^ sys=mdlDerivatives(t,x,u);
, z$ q$ j( X% u1 s2 y. \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
( ^! N& G! V. ]8 M; X/ I) r. Q5 p继续,在sfuntmpl的112行: " f/ O& |- K; M+ _+ ~6 b
case 2, 7 u) ^* z6 r( X# q+ g, Y
sys=mdlUpdate(t,x,u); 4 C2 u) q: y( m# s
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)
/ [8 m' Y4 A: u- k. W, ^6 U- ~ 3 N P8 Y) ~, } M7 ^. S1 [
看来后面几个一两句话就可了,呵呵,在sfuntmpl的118行 ) W9 b9 U H4 c5 z: h7 \
case 3,
3 i2 ]* ^% _/ Z7 V sys=mdlOutputs(t,x,u);
1 K/ r/ F2 j& j' y# ?, Aflag=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 6 \) d8 Q& j! j
好像快完了,嘻嘻,在sfuntmpl的124行
6 P) A4 Y! c" N+ O case 4, : Y0 ?& r Q; K) R i
sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u); % ]0 f1 U/ E x7 v* m1 k' O& C
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)
! I3 w+ W; y/ W7 u/ r, Y$ J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
, q* U0 s0 D+ N+ ? 最后一个,在sfuntmpl的130行
6 T+ _- Z( I. @$ a8 ]- S# @ case 9, ; h4 e' k* b9 ?) C4 |, A
sys=mdlTerminate(t,x,u);
! a+ p _$ z; P- S% Y5 c: kflag=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 4 d+ r0 i+ Q2 u }/ c9 F
关于sfuntmpl这个s函数的模板讲完了。
7 R" |+ E% v, F7 h 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 A0 W' b; [- N* ? Z( G) X I. C
function [sys,x0,str,ts] = sfungain(t,x,u,flag,gain) 4 \3 A% I& P$ z( J+ I: ^
switch flag, % c6 {- H1 d9 C. d: h+ P/ |. W) W
case 0,
" q @. P; d a1 G sizes = simsizes;
4 O0 c. f3 @" j8 x sizes.NumContStates = 0; $ G( k5 P% ? S1 `8 ]
sizes.NumDiscStates = 0; * G# w b: s2 i9 W) n$ r9 ^5 K, {
sizes.NumOutputs = 1; 0 k9 i) g4 `# o- r1 `; H
sizes.NumInputs = 1;
) N# y1 ?+ _ \9 }5 R- E6 F sizes.DirFeedthrough = 1;
J, ~# ^& q# _ c sizes.NumSampleTimes = 1;
+ ~/ i" A% Z6 k: q sys = simsizes(sizes); 7 T- q/ @6 j) c' |! X* h( l' a) X
x0=[];
1 d) d$ x) r( n: { X$ J5 S" b8 P str=[];
1 \% @$ {- r/ A( B5 N7 ~ ts=[0,0];
% `1 ~' h9 y; i7 f. ^ case 3,
0 U9 c7 a* h8 g* ]! ^$ c9 v/ f/ ] sys=gain*u;
. M! q k" y3 ~* o: u case {1,2,4,9},
) h( |/ ?. F; u5 o/ G. H A sys = [];
. \1 p6 R, @( S+ U( \" K1 U1 zend
/ S6 F& F+ P7 |) x : U' b: k, {' o2 t3 M
做好了s函数后,simulink--user-defined function下拖一个S-Function到你的模型,就可以用了 在simulink----user-defined function还有个s-Function Builder,他可以生成用c语 言写的s函数 在matlab的workspace下打sfundemos,可以看到很多演示s函数的程序 |
评分
-
查看全部评分
|