matlab中s函数编写心得(转)(最新整理)

matlab中s函数编写心得(转)

Part I:

所谓s函数是system Function的简称, 用它来写自己的simulink模块. s函数可以用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）< xmlnamespace prefix ="o" ns ="urn:schemas-

microsoft-com:office:office" />

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

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里输入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.

1. 函数的函数头

函数的第一行：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, 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

2. 函数分析

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;

// 解释说明

flag=0表示当前处于初始化状态，此时调用函数mdlInitializeSizes进行初始化，此函数在该文件的第149行定义. 其中的参数sys是一个结构体，它用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

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.Nu mOutputs=1;sizes.NumInputs=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 = []; %保留参数, 置[]就可以了, 没什么用

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mdlGetTimeOfNextVarHit函数中具体介绍

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193行的函数mdlDerivatives, 如果设置连续状态变量个数为0, 此处只需sys=[]就可以了, 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

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mdlUpdate函数, 它这儿sys=[]表示没有离散状态, 我们这儿可以改成sys=fd(t,x(2),u)或sys=H*x(2)

+G*u;%sys即为x(k+1)

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218行的

mdlOutputs函数. 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

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mdlInitializeSizes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

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

完了.