S-Function 使用及应用举例
S-Function中文帮助文档

S-函数概述1、什么是S函数S函数(系统函数)提供一个有力的途径用于扩展Simulink仿真环境的能力。
S函数是用MATLAB、C、C++、Fortran编写的,用来描述Simulink模块。
C、C++、Fortran编写的用mex公用程式编译为MEX文件(具体参考building MEX-File).与其他的MEX文件一样,S 函数是一个MATLAB翻译器可以自动加载执行的动态链接子程序。
S函数使用一种特殊的调用语法条用S函数应用程序,使你们可以与仿真引擎交互。
这种交互同发生在引擎与仿真环境中的模块的交互相似。
S函数遵循一种通用的格式,可以兼容连续、离散和混合系统。
遵守一系列简单的规则,你们可以在S函数中实现算法并且将S函数模块添加到仿真模块中。
当你编写自己的S函数后,将其名字添加到S函数块(在用户定义函数模块库中可以找到),你可以使用masking(在Creating Custom Blocks 中可以查看)来定做用户界面。
你可以用实时Workshop产品使用S函数,你也可以通过编写目标语言编译器文件(TLC)来定制生成S函数的代码,可以查看(Integrating External Code With Generated C and C++)。
2、在建模中使用S函数A、兼容C MEX S函数或者旧版(MATLAB level-1)的S函数,从用户定义函数库拖动S 函数到模型中,然后指定S函数的名字(名字中包含了函数的信息),level-2的版本操作也一样(当路径中有同名的C MEX文件和MATLAB文件时,优选执行C MEX文件)。
B、向S函数传递参数:S函数块的“Parameters”文件允许指定参数值传递到相应的S 函数。
为了使用这些文件,必须知道S函数需要的参数、参数的顺序,如果不知道,可以咨询S函数的作者、文档或者源代码。
输入参数用逗号分开,按照S函数要求的顺序输入,参数的值可以是常数、变量名(定义在MATALB、建模工作空间或者MATALB表达式中)。
simulink里sfunction参数

simulink里sfunction参数在Simulink中,S-function(系统函数)是一种用于描述线性或非线性系统动态行为的函数。
S-function可以用来模拟各种类型的动态系统,例如线性时不变系统、非线性系统、多速率系统等。
S-function的参数包括:1. S-function name:这是S-function的名称,用于标识S-function模块。
用户可以在这里输入自定义的名称,以便在Simulink模型中识别该S-function模块。
2. S-function parameters:这是S-function的参数列表。
用户可以在这里输入S-function所需的参数,每个参数之间用逗号分隔。
这些参数可以在S-function的M文件或C文件中使用,用于定义系统的动态行为。
3. S-function modules:这是S-function模块的名称列表。
用户可以在这里输入要在Simulink模型中使用的S-function模块的名称。
这些模块可以在S-function的M文件或C文件中定义,用于实现系统的动态行为。
4. S-function flags:这是S-function的标志列表。
用户可以在这里选择适当的标志来控制S-function的行为。
例如,用户可以选择标志来指定S-function是否使用离散时间或连续时间求解器,是否使用线性化或非线性求解器等。
5. S-function data:这是S-function的数据结构列表。
用户可以在这里输入S-function所需的数据结构,例如状态矩阵、输入矩阵、输出矩阵等。
这些数据结构可以在S-function的M文件或C文件中定义,用于存储系统的状态和输入/输出数据。
以上是Simulink中S-function的一些常见参数,具体参数可能会根据不同的S-function实现而有所不同。
用户需要根据具体的S-function要求来设置这些参数,以确保模型能够正确地模拟系统的动态行为。
s-function的用法

S-function(系统函数)是Simulink的一种自定义函数,它允许用户在Simulink模型中扩展功能,以满足对实现复杂算法的需求。
要使用S-function,用户需要编写一个用C、C++或Matlab编写的文件,定义输入、输出、状态变量以及所需的功能。
S-function的主要用法如下:1. 创建S-function文件:创建用C、C++或Matlab编写的S-function文件。
这个文件将包含所有需要定义的系统函数。
文件名必须与S-function名称匹配。
2. 在S-function文件中声明输入输出变量以及参数:在S-function文件中,需要声明输入、输出变量、状态变量以及参数。
这样Simulink会知道如何处理S-function。
3. 实现函数的功能:在S-function文件中,需要根据算法需求实现所需功能。
这可以包括初始化、信号处理、状态更新等各种操作。
4. 将S-function添加到Simulink模型中:在Simulink中,从Library Browser中找到"User-Defined Functions"类别,并将其中的S-Function模块拖到模型中。
5. 配置S-function模块:双击添加到模型中的S-Function模块,在S-function name框添加您的S-function文件的名称。
还可以在Parameters框中输入参数,如果需要的话。
6. 连接S-function模块:在模型中连接S-function模块的输入和输出端,根据系统需求设置传递信号。
完成上述步骤后,可以运行模型,并查看S-function的运行结果。
总之,S-function的用法主要可以分为编写S-function文件、在Simulink模型中添加S-function 模块这两个部分。
通过实现自定义的功能、参数及输入输出变量,用户可以在Simulink环境中使用S-function完成复杂算法的实现。
sfunction 变量循环计算

sfunction变量循环计算1. 概述sfunction变量循环计算是一种在计算机程序中经常用到的方法,它可以提高程序的效率和灵活性。
通过使用变量循环计算,程序可以重复执行一段特定的代码,并在每次执行时使用不同的变量值。
这样可以方便地处理大量数据,完成复杂的计算任务。
2. sfunction变量循环计算的作用sfunction变量循环计算主要用于处理大量数据或进行复杂的计算任务。
它可以帮助程序员简化代码,提高程序的效率,并且使程序更加灵活和可维护。
通过使用循环计算,可以避免重复性的代码,减少代码量,提高代码的可读性和可维护性。
3. sfunction变量循环计算的实现方法sfunction变量循环计算可以使用不同的编程语言来实现,比如C、C++、Java、Python等。
不同的编程语言提供了不同的循环结构,比如for循环、while循环、do-while循环等。
程序员可以根据具体的需求选择合适的循环结构,并结合变量的使用来实现循环计算。
4. sfunction变量循环计算的应用场景sfunction变量循环计算在实际的编程应用中有着广泛的应用场景。
比如在数据分析和处理、图像处理、模拟计算、科学计算等领域,sfunction变量循环计算都扮演着重要的角色。
它可以帮助程序员处理大规模的数据,完成复杂的计算任务,解决实际问题。
5. sfunction变量循环计算的优缺点sfunction变量循环计算的优点是可以提高程序的效率和灵活性,减少代码的重复性。
通过合理地使用循环计算和变量,可以简化程序,提高代码的可读性和可维护性。
但是sfunction变量循环计算也有一定的局限性,如果循环次数非常大或者计算任务非常复杂,可能会导致程序的性能下降,甚至出现死循环的情况。
6. 结论sfunction变量循环计算是一种重要的编程技术,它可以帮助程序员处理大规模的数据和复杂的计算任务。
合理地使用循环计算和变量,可以提高程序的效率和灵活性,简化代码,提高代码的可读性和可维护性。
matlab中s-function的参数设置,初始化设置,中文介绍,例子详细

s函数一下是s函数的介绍函数是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1×2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*ux(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. NumInputs=1;其他的可以不变。
s function函数

s function函数
"s function" 函数可能涉及多个不同的上下文,因此需要更多的上下文信息来确定你具体指的是什么。
1. Simulink S-Function:在 Simulink(MATLAB 的一部分)中,S-Function 是一种自定义的模块,允许用户使用C、C++ 或MATLAB 编写自己的仿真模型。
这些自定义模块可以通过 S-Function 框架添加到 Simulink 模型中。
2. s 函数:在某些编程语言中(例如 Python),"s" 可能用作函数的名称。
这个函数的具体功能会根据编程语言和上下文而有所不同。
3. s 函数变换:在控制系统工程中,S 函数是一种用于分析和设计线性系统的数学工具,通常用于 Laplace 变换或 Z 变换中。
这些函数用于表示系统的传递函数或状态空间模型。
如果你能提供更多上下文信息或者详细说明你所指的"s function" 函数是在哪种环境中使用的,我可以提供更具体的信息。
1/ 1。
S-Function是system-function的缩写。当Matlab所提供的...

S-Function是system-function的缩写。
当Matlab所提供的simulink模型不能完全满足用户需要时,就可以通过S-函数提供用户自己编写程序啦满足自己要求模型的接口。
S-函数可以用Matlab、C、C++、Ada和Fortran语言编写,但是后四种语言编写的S-函数需要编译成MEX 文件。
在同名的M文件和MEX文件的S-函数情况下,Matlab和simulink优先调用MEX。
S-函数主要用来实现下面几个方面的功能:(1)向simulink模块中增加一个通用目标的模型(2)使用S-函数的模块来充当硬件的驱动(3)在仿真中嵌入已经存在的C代码(4)将系统表示成一系列的数学方程(5)在simulink中使用动画使用S-函数的一个优点是,你可以建立一个通用目标的模块,在一个模型中可以多次调用,每一个模块可以有不同的参数。
本教程的目录如下2# S-函数工作原理2.1 模型的数学描述2.2 S-函数仿真过程2.3 S-函数回调方法3# M文件S-函数的编写和模板4# M文件S-函数实例4.1简单单摆仿真实验4.2混合系统M文件S-函数一、S-函数工作原理模型的数学描述simulink模块一般由若干输入、状态和输出组成,其中输出是时间、状态和输入的函数可以通过下面的几个数学表达式来描述上面的过程,具体如下:输出:y=f(x,u,t)状态:x'=g(x,u,t)S-函数仿真过程simulink模型的处理主要有两个过程:1第一个阶段是初始化这时侯的所有参数都将被确定,主要完成以下几个过程:(1)传递参数表达式给Matlab进行求解(2)得到的数值作为实际的参数使用(3)展开模型的层次,每个子系统被它们所包含的模块替代(4)检查好相邻模块间的连接(5)确定状态初值和采样时间2第二阶段是模型仿真运行仿真开始运行,仿真过程是求解器和simulink引擎交互控制的。
求解器的作用是传递模块的输出,对状态导数进行积分,并确定采样时间,周而复始,直到仿真结束。
sfunction使用方法

sfunction使用方法在matlab命令行中输入 edit sfuntmpl ,可以打开S-function的模板,里面对S-function的函数和变量作用均作了介绍。
S-function的基础是现代控制理论的状态定义,使用S-function需具备现代控制理论的基本知识为什么要有S-function•因为matlab中的模块太过标准化,无法满足多变的应用和调试需求,在以下情况下,S-function可以很方便的对系统进行建模。
•控制或受控系统具有复杂时变特性•控制系统在控制过程中自我迭代,存在需要保留和记录的变量•控制系统的输出较为复杂,难以用function和m-function表示•系统在生成、运行或结束时需要执行特殊操作S-function属性窗口介绍•S-function name :S-function的名字,随便写,自己认识即可•S-function parameters:S-function的模块参数,默认为空•S-function modules :S-function的模块,无需修改,采用系统默认模块即可也就是说,这三个参数,只需要修改第一个参数为模块命名即可•点击Edit,可以进入S-function的代码编辑界面S-function内部函数介绍•[sys,x0,str,ts] = functionName(t,x,u,flag) 这是函数的总入口,收到信号后,首先进入这个函数.这个函数包含一个switch语句,根据情况进入不同的子函数•[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeS izes; S-function进行基本的设置,具体参数会在后面进行介绍。
相当于构造函数•sys=mdlDerivatives(t,x,u); 该函数仅在连续系统中被调用,用于产生控制系统状态的导数•sys=mdlUpdate(t,x,u); 该函数仅在离散系统中被调用,用于产生控制系统的下一个状态•sys=mdlOutputs(t,x,u); 产生(传递)系统输出•sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) 获得下一次系统执行(next hit)的时间,该时间为绝对时间此函数仅在采样时间数组中指定变量离散时间采样时间[-2 0]时会被调用。
matlab中的sfunction的用法(C语言)

}
#define MDL_INITIALIZE_CONDITIONS
/* Change to #undef to r
emove function */
#if defined(MDL_INITIALIZE_CONDITIONS)
static void mdlInitializeConditions(SimStruct *S)//暂时不管
*y2 = ssGetOutputPortSignal(S,1);
y1[0]=u[0]*para1[0]+u[1]*para2[0];
y2[0]=u[1]*para3[0]+u[0]*para1[0];
}
#define MDL_UPDATE /* Change to #undef to remove function
[原创]matlab 每日一贴(仿真函数篇二)S-Function
在 User-Defined Function 里面还有 matlab function 模块,这个模块支持 matlab 函数和 自定义的函数,缺点就是 input,output 都是一个端口, 模块上不能显示输入输出的 label。 还有 fcn 模块,它支持简易的函数表达式。
s-function c++原理

s-function c++原理"S-function" 是 Simulink 模型中使用的一种函数。
Simulink 是MATLAB 的一个组件,用于模拟动态系统和设计控制系统。
S-function 可以用于扩展 Simulink 的功能,使得用户可以自定义他们的模型行为。
在C++ 中实现 S-function,需要编写一个类,该类需要实现Simulink 提供的 S-function 接口。
这个接口包括一系列的函数,如 ssGetNumSFcnParams、ssGetSFcnParamInfo、ssGetNumInputPorts、ssGetInputPortInfo、ssGetNumOutputPorts、ssGetOutputPortInfo、ssGetPortWidth、ssSetInputPortDirectFeedThrough、ssSetOutputPortDirectFeedThrough 等。
在 C++ 中实现 S-function 的步骤大致如下:创建一个类,该类继承自 Simulink 提供的 S-function 基类(例如,SimstrucSFunction)。
实现上述提到的 S-function 接口函数。
这些函数的实现取决于你的模型需求。
例如,ssGetNumInputPorts 和 ssGetInputPortInfo 函数用于描述输入端口的信息,ssGetNumOutputPorts 和ssGetOutputPortInfo 函数用于描述输出端口的信息。
在你的类中,实现用于模拟系统行为的函数。
这个函数将根据输入的信号计算输出的信号。
这个函数的输入和输出参数都是通过S-function 的输入和输出端口获取和设置的。
最后,将你的类编译成动态链接库(例如,.dll 或 .so 文件),然后在Simulink 中使用sfcnload 命令加载这个库,并使用sfcncreate 命令创建一个新的 S-function。
matlab的sfunction执行流程

matlab的sfunction执行流程MATLAB的S-Function(System Function)是一种用于扩展Simulink模型功能的强大工具。
S-Function允许用户以C、C++或MATLAB语言编写自定义的动态系统。
以下是S-Function的基本执行流程:1.初始化(Initialization):•当Simulink模型开始仿真时,S-Function的初始化函数(如mdlInitializeSizes)首先被调用。
在这个阶段,S-Function定义了它的输入和输出数量、离散状态的数量、采样时间等。
•如果S-Function使用工作向量(work vector),它也会在这个阶段被分配。
2.计算采样时间(Compute Sample Times):•在初始化之后,Simulink会调用S-Function的mdlGetSampleTimes 函数来确定其采样时间。
这对于确定何时调用S-Function的其他函数至关重要。
3.开始仿真(Start of Simulation):•在仿真开始时,可以调用一个可选的S-Function函数(如mdlStart),用于执行任何需要在仿真开始时执行的初始化或预计算。
4.仿真循环(Simulation Loop):•在仿真的每个采样点,S-Function的主要功能函数(如mdlOutputs,mdlUpdate,mdlDerivatives)被调用。
▪mdlOutputs:计算S-Function的输出。
▪mdlUpdate:更新S-Function的离散状态。
▪mdlDerivatives:计算S-Function的连续状态导数(对于连续时间系统)。
•根据S-Function的类型(连续、离散或混合)和配置,这些函数可能会被以不同的方式调用。
5.结束仿真(End of Simulation):•在仿真结束时,可以调用一个可选的S-Function函数(如mdlTerminate),用于执行任何需要在仿真结束时执行的清理操作。
matlab s-function参数

MATLAB S-Function是一种特殊的M文件函数,用于创建自定义的Simulink模块。
它允许用户编写自己的Simulink块,以扩展Simulink的功能和适应特定的应用需求。
在MATLAB中,S-Function通过定义M文件和一组参数来实现。
在使用MATLAB S-Function时,参数起着至关重要的作用。
参数用于在S-Function和Simulink模型之间进行数据传递和通信。
它们可以控制S-Function的行为,影响模型的仿真结果,以及改变模型的外部接口。
了解和熟练使用S-Function参数是使用MATLAB进行模型开发和仿真的重要技能。
接下来,我们将详细介绍MATLAB S-Function参数的使用方法和技巧,帮助用户更好地理解和应用S-Function。
一、S-Function参数的作用S-Function参数是S-Function的输入和输出。
它们可以用于以下几个方面:1. 控制S-Function的行为。
通过设置参数来开启或关闭某些功能,调整模型的参数等。
2. 设置S-Function的输入和输出端口。
参数可以指定输入和输出端口的数量、名称、类型等。
3. 传递数据到S-Function中。
参数可以作为S-Function的输入,传递数据到S-Function中,影响S-Function的行为和输出结果。
4. 从S-Function中获取数据。
参数可以作为S-Function的输出,将S-Function的计算结果返回给Simulink模型其他部分使用。
二、S-Function参数的定义和声明在编写S-Function时,首先需要定义和声明参数。
通常,参数的定义和声明是在S-Function的初始化函数中完成的。
以下是一个简单的示例:```matlabfunction [sys,x0,str] = sfun(t,x,u,flag,param1,param2,param3) switch flagcase 0 Initialization[sys,x0,str] = mdlInitializeSizes(param1,param2,param3);case 3 Outputssys = mdlOutputs(t,x,u,param1,param2,param3);case {1, 2, 4, 9} Unused flagssys = [];otherwiseerror(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); endendfunction [sys,x0,str,ts] = mdlInitializeSizes(param1,param2,param3) Initialize the state xx0 = 0;sys = 0;Return the details of the S-functionsizes = simsizes;sizes.NumContStates = 0;sizes.NumDiscStates = 1;sizes.NumOutputs = 1;sizes.NumInputs = 1;sizes.DirFeedthrough = 1;sizes.NumSampleTimes = 1;sys = simsizes(sizes);str = [];ts = [0 0];endfunction sys = mdlOutputs(t,x,u,param1,param2,param3)Compute the output of the S-functiony = u(1) + param1 * u(1) + param2 * u(1)^2 + param3 * u(1)^3; sys = y;end```在上面的例子中,我们定义了三个参数param1、param2和param3,并在初始化函数和输出函数中使用了这些参数。
s-function函数二级

一、s-function函数的基本概念s-function函数是一种用于描述系统动态响应的数学模型,通常用于控制系统、信号处理、通信系统等领域。
它可以描述系统的输入输出关系,是控制系统设计和分析的重要工具之一。
二、s-function函数的数学表达s-function函数通常以如下形式进行数学表达:H(s) = N(s) / D(s)其中,H(s)为系统的传递函数,s为复变函数,N(s)和D(s)分别为分子和分母多项式。
三、s-function函数的特点1. s-function函数具有线性时不变特性,即系统的输入输出关系在时间上不随时间的变化而变化,而且满足叠加原理和齐次性质。
2. s-function函数可以用来描述系统的稳定性、阶跃响应、频率响应等性能指标,对于控制系统的设计和分析具有重要意义。
四、s-function函数的应用领域1. 控制系统设计:s-function函数可以描述控制系统的传递函数,用于系统设计和性能分析。
2. 信号处理:s-function函数可以用于描述滤波器、系统识别等问题。
3. 通信系统:s-function函数可以用于描述调制解调、信道建模等问题。
五、s-function函数的设计方法s-function函数的设计通常包括以下几个步骤:1. 确定系统的传递函数形式,包括分子多项式和分母多项式的阶次。
2. 根据系统的性能指标和要求,选取合适的传递函数形式,如一阶、二阶、高阶等。
3. 根据系统的实际应用,考虑因果、稳定、最小相位等特性。
4. 通过数学分析、仿真等手段进行系统的传递函数设计和优化。
六、s-function函数的优缺点1. 优点:s-function函数具有数学表达简洁、易于分析、应用广泛等优点。
2. 缺点:s-function函数在一些非线性、时变系统描述方面存在局限性,需要结合其他方法进行综合分析。
七、s-function函数的未来发展随着控制系统、信号处理、通信系统等领域的不断发展,对s-function函数的需求也在不断增加。
s-function介绍及案例详解

s-function是什么?s-function案例详解1. s-function的概述s-function是一种用于创建可重用Simulink组件的工具。
它们可以是Matlab函数、C语言或Fortran代码。
s-function为用户提供了一种将自定义模型集成到Simulink中的方法。
使用s-function,用户可以在Simulink中创建自定义模块,实现更多个性化的模拟和仿真需求。
下面我们将详细介绍s-function的用途和特点。
2. s-function的用途s-function广泛应用于控制系统仿真和模拟领域。
它们可以被用于创建自定义信号处理模块、动力学模型、电路元件等。
用户可以利用s-function来精细化调整模型参数,实现更准确的仿真效果。
通过s-function,用户可以将自己编写的代码与Simulink模型集成,从而获得更高的灵活性和可定制性。
3. s-function的特点s-function具有以下几个显著的特点:灵活性:s-function可以实现用户对模型的细致控制,通过编写自定义代码实现更多个性化需求。
重用性:用户可以将编写好的s-function应用于多个Simulink模型,从而提高代码的重用性和可维护性。
高效性:s-function可以利用C语言或Fortran语言编写,其性能更高,对于复杂模型的仿真过程来说,具有很大的优势。
4. s-function案例详解接下来,我们将通过一个实际的案例来详细介绍s-function的应用。
案例:PID控制器我们以PID控制器为例,演示如何使用s-function在Simulink中创建自定义控制器模块。
PID控制器是控制系统中常用的一种控制器,它可以实现对系统的稳定控制和快速响应。
我们将利用s-function来实现一个带有参数调节功能的PID控制器模块。
具体步骤如下:1)创建新的s-function模块我们需要创建一个新的s-function模块,在该模块中,我们可以编写PID控制器的相关代码。
利用S-Function实现传递函数

利用S-Function实现传递函数利用S-Function实现传递函数 (1)引言 (2)1、MATLAB函数命令介绍 (2)1.1MATLAB tf函数命令: (2)1.2MATLAB ss函数命令: (2)1.3MATLAB tf2ss函数命令: (3)2、实例仿真 (3)2.1假设工业过程某传递函数: (3)2.2修改S-Function模板参数: (4)2.3仿真结果 (10)引言自然界大多数的过程都可以看做是一个系统,一般来说系统都会有输入和输出,而传递函数就是输入到输出的一个转换方式,比如,对于一个罐体来说,流量是输入,液位是输出,则从流量转换到液位的过程就是传递函数的本质,可以通过求解方程式,来确定传递函数的数学形式,也可以通过实验法来辨识这个数学模型。
S-Function的功能就不多说了,总之,其功能之强大,属MATLAB/Simulink 开发者必学之内容。
这篇短文讲述的就是如何利用S-Function实现传递函数:我们知道S-Function有自己的模板,而我们要做的就是更改模板代码中的某些参数就行了,考虑到这些参数和状态方程的关系密切,因此,本文的思路就是首先将传递函数转为系统状态方程,然后再对参数进行修改。
1、MATLAB函数命令介绍1.1MATLAB tf函数命令:建立传递函数:例1:s = tf('s');H = s/(s^2 + 2*s +10);例2:h = tf([1 0],[1 2 10]);1.2MATLAB ss函数命令:建立状态空间模型连续模型:sys = ss(a,b,c,d) creates a state-space model object representing the continuous-time state-space modelFor a model with Nx states, Ny outputs, and Nu inputs:a is an Nx-by-Nx real- or complex-valued matrix.b is an Nx-by-Nu real- or complex-valued matrix.c is an Ny-by-Nx real- or complex-valued matrix.d is an Ny-by-Nu real- or complex-valued matrix.To set D = 0 , set d to the scalar 0 (zero), regardless of the dimension.离散模型:sys = ss(a,b,c,d,Ts) creates the discrete-time modelwith sample time Ts (in seconds). Set Ts = -1 or Ts = [] to leave the sample time unspecified.1.3MATLAB tf2ss函数命令:将传递函数模型转化为状态空间模型,单输入单输出系统转换如下:利用该命令不仅可以转换SISO系统也可以转换MIMO系统,如下MISO系统也可以:den= [0 2 3; 1 2 1];num= [1 0.4 1];[A,B,C,D] = tf2ss(den,num)结果:A =-0.4000 -1.00001.0000 0B =1C =2.00003.00001.6000 0D =12、实例仿真2.1假设工业过程某传递函数:den= [1.5];num= [1 5 1];[A,B,C,D] = tf2ss(den,num)结果:a =x1 x2x1 -5 -1 x2 1 0b = u1 x1 1 x2 0c =x1 x2 y1 0 1.5d = u1 y1 0 所以有:⎪⎩⎪⎨⎧⋅=⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡--=⎥⎦⎤⎢⎣⎡221215.1010115xy u x x x x2.2修改S -Function 模板参数:从结果可以看出,系统有两个状态,没有离散状态,输入1个,输出1个,无直通反馈,一种采用时间,打开模板,复制代码。
s-function函数

s-function函数S-function函数是一种在MATLAB/Simulink中编写和使用的自定义函数,它可以用于创建一些自己的特定的建模和仿真代码,以便更好地解决仿真问题。
S-function函数由三个部分组成:描述文件 (S-Function Block Description File)、模块文件 (S-Function Block Module File) 和可执行文件 (S-Function Code File),其中,每个文件都有自己特殊的作用。
S-function函数通常用于仿真数字信号处理系统,由于Matlab/Simulink中已经集成了大量的信号处理库,因此,可以通过编写S-function函数来扩展原有功能或解决一些复杂的特定问题。
此外,S-function函数还可以用于实现特殊的控制算法,如模型预测控制、自适应控制、模糊控制、PID控制等,也可以用于模拟复杂机电系统、信号处理系统和智能控制系统。
使用S-function函数进行建模和仿真需要具备一定的MATLAB/Simulink编程知识,以下是使用S-function函数进行建模和仿真的基本流程:1. 创建S-Function Block Description File2. 编写模块文件编写模块文件是创建S-function函数的第二步,该文件描述了仿真模块的行为,包括状态更新、输出计算等,需要使用MATLAB/Simulink语言进行编写,与普通的MATLAB语言相同。
编写可执行文件是创建S-function函数的第三步,该文件是编译后的链接库文件,它包含S-function代码的可执行程序,需要使用MATLAB/Simulink的S-Function Builder进行编译。
完成编写后,将可执行文件(.dll、.mexw64或 .slx)与描述文件、模块文件放到同一目录下。
4. 添加仿真模块将建好的S-function Block添加到仿真模型中,然后对其进行参数设置和连接,最后对模型进行运行调试即可。
S-function介绍

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)。
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1×2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*ux(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.NumInputs=1;其他的可以不变。
S-函数的建模与应用教程.doc

S-Function是system-function的缩写。
当Matlab所提供的simulink模型不能完全满足用户需要时,就可以通过S-函数提供用户自己编写程序啦满足自己要求模型的接口。
S-函数可以用Matlab、C、C++、Ada和Fortran语言编写,但是后四种语言编写的S-函数需要编译成MEX 文件。
在同名的M文件和MEX文件的S-函数情况下,Matlab和simulink优先调用MEX。
S-函数主要用来实现下面几个方面的功能:(1)向simulink模块中增加一个通用目标的模型(2)使用S-函数的模块来充当硬件的驱动(3)在仿真中嵌入已经存在的C代码(4)将系统表示成一系列的数学方程(5)在simulink中使用动画使用S-函数的一个优点是,你可以建立一个通用目标的模块,在一个模型中可以多次调用,每一个模块可以有不同的参数。
本教程的目录如下2# S-函数工作原理2.1 模型的数学描述2.2 S-函数仿真过程2.3 S-函数回调方法3# M文件S-函数的编写和模板4# M文件S-函数实例4.1简单单摆仿真实验4.2混合系统M文件S-函数一、S-函数工作原理模型的数学描述simulink模块一般由若干输入、状态和输出组成,其中输出是时间、状态和输入的函数可以通过下面的几个数学表达式来描述上面的过程,具体如下:输出:y=f(x,u,t)状态:x'=g(x,u,t)S-函数仿真过程simulink模型的处理主要有两个过程:1第一个阶段是初始化这时侯的所有参数都将被确定,主要完成以下几个过程:(1)传递参数表达式给Matlab进行求解(2)得到的数值作为实际的参数使用(3)展开模型的层次,每个子系统被它们所包含的模块替代(4)检查好相邻模块间的连接(5)确定状态初值和采样时间2第二阶段是模型仿真运行仿真开始运行,仿真过程是求解器和simulink引擎交互控制的。
求解器的作用是传递模块的输出,对状态导数进行积分,并确定采样时间,周而复始,直到仿真结束。
s_function的应用

MATLAB中的S-Function的用法(C语言)1. S-Function简介S-Function是system-function的缩写。
说得简单,S-Function就是用MATLAB所提供的模型不能完全满足用户,而提供给用户自己编写程序来满足自己要求模型的接口。
2. MEX函数与M文件的区别第一, MEX 函数能实现的回调函数比M-文件能实现的回调函数要多得多;第二, MEX 函数直接访问内部数据结构SimStruct,SimStruct 是Simulink 用来保存关于S-function 信息的一个数据结构;第三, MEX 函数也可使用MATLAB MEX 文件API 直接来访问MATLAB 的工作空间。
如果一个C MEX文件与一个M文件具有相同的名字,则C MEX文件被优先使用,即在S-Function块中使用的是C MEX文件。
3. 基础知识3.1 直接馈通(direct feedthrough)直接馈通表示系统的输出或可变采样时间是否受到输入的控制。
a. 输出函数(mdlOutputs或flag==3)是输入u的函数。
即,如果输入u在mdlOutputs中被访问,则存在直接馈通。
b. 对于一个变步长S-Function的“下一个采样时间”函数(mdlGetTimeOfNextVarHit或flag==4)中可以访问输入u。
例如,一个需要其输入的系统(也就是具有直接馈通)是运算y=kXu,其中,u 是输入,k是增益,y是输出。
又如,一个不需要其输入的系统(也就是没有直馈通)是一种简单的积分运算:输出:y=x;导数:dx/dt=u其中,x是状态,dx/dt是状态对时间的导数,u是输入,y是输出。
正确设置直接馈通标志是十分重要的,因为它影响模型中块的执行顺序,并可用检测代数环。
3.2 dynamically sized inputs主要是给出:输入连续状态数目(size.NumContStates),离散状态数目(size.NumDiscStates) ,输出数目(size.NumOutputs),输入数目(size.NumInputs),Direct Feedthrough(size.Dir Feedthrough)。
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% U will not be used during FLAG=3. If you break the promise
% then unpredictable results will occur.
% next hit.
%
% There can be more than one sample time providing
% they are ordered such that they are monotonically
% increasing. Only the needed sample times should be
% length of the input, U.
% SYS(5) = Reserved for root finding. Must be zero.
% SYS(6) = Direct feedthrough flag (1=yes, 0=no). The s-function
% has direct feedthrough if U is used during the FLAG=3
% is inherited from the driving block. For functions which
% change during minor steps, this is done by
% specifying SYS(7) = 1 and TS = [-1 0]. For functions which
% STR = State ordering strings which is generally specified as [].
%
% TS = An m-by-2 matrix containing the sample time
% (period, offset) information. Where m = number of sample
% With M-file S-functions, you can define you own ordinary differential
% equations (ODEs), discrete system equations, and/or just about
% any type of algorithm to be used within a Simulink block diagram.
三.setting sample times and offsets
setting smaple times and offsets主要设置采样时间 MATLAB为了用户方便,已经书写了S-FUNCTIONS模板函数sfuntmpl.m。为了更好的写S-FUNCTIONS,大家来看一下,该函数sfuntmpl.m内容如下:(我通过在该内容加注释来说明,以$开头)
(2)dynamically sized inputs
(3)setting sample times and offsets
[由于我也不知道怎么把上面三句话精确的翻译成中文,因此在此不加翻译,大家自己理解,也许更好]由于上面三部分的重要性,在此详细进行分析。
一.direct feedthrough
function [sys,x0,str,ts] = sfuntmpl(t,x,u,flag)
$输出变量就此四个,大家必须注意它的顺序。$输入变量可以为t,x,u,flag,p1,...,pn等,但是前面的四个变量不能变,特此说明。
%SFUNTMPL General M-file S-function template
S-FUNCTIONS的书写之一
s-function也就是system-function的缩写。说得简单,s-function就是用MATLAB所提供的模型不能完全满足用户,而提供给用户自己编写程序来满足自己要求模型的接口。要了解 s-function,必须了解以下知识:
(1)direct feedthrough
% 1 DX Return continuous state derivatives in SYS.
% 2 DS Update discrete states SYS = X(n+1)
% 3 Y Return outputs in SYS.
% 4 TNEXT Return next time hit for variable step sample
% 0 [SIZES,X0,STR,TS] Initialization, return system sizes in SYS,
% initial state in X0, state ordering strings
% in STR, and sample times in TS.
$具体怎样实现,大家参看后面的函数mdlInitializeSizes
% times. The ordering of the sample times must be:
%
% TS = [0 0, : Continuous sample time.
% 0 1, : Continuous, but fixed in minor step
% sample time.
% are held during minor steps, this is done by specifying
% SYS(7) = 1 and TS = [-1 -1].
% Copyright (c) 1990-1998 by The MathWorks, Inc. All Rights Reserved.
% should be returned:
%
% SYS(1) = Number of continuous states.
% SYS(2) = Number of discrete states.
% SYS(3) = Number of outputs.
% SYS(4) = Number of inputs.
direct feedthrough意思是说系统的输出或可变采样时间是否受到输入的控制。大家清楚有的系统是受到输入控制如:
y=k*u (u是输入,k是放大因子,y是输出)
而有的系统输出是不受到输入影响,如:
输出:y=x
dx=u
x表示状态
二.dynamically sized inputs
% PERIOD OFFSET, : Discrete sample time where
% PERIOD > 0 & OFFSET 〈 PERIOD.
% -2 0]; : Variable step discrete sample time
% where FLAG=4 is used to get time of
% value of the FLAG, the current state vector, X, and the current
% input vector,DESCRIPTION
% ----- ------ --------------------------------------------
% time in SYS.
% 5 Reserved for future (root finding).
% 9 [] Termination, perform any cleanup SYS=[].
%
$参看后面相应函数
%
% The state vectors, X and X0 consists of continuous states followed
% specified in TS. When specifying than one
% sample time, you must check for sample hits explicitly by
% seeing if
% abs(round((T-OFFSET)/PERIOD) - (T-OFFSET)/PERIOD)
% SYS(7) = Number of sample times. This is the number of rows in TS.
%
$需要说明的是sys的顺序不能乱
%
% X0 = Initial state conditions or [] if no states.
%
%
$上面是其功能
% The general form of an M-File S-function syntax is:
% [SYS,X0,STR,TS] = SFUNC(T,X,U,FLAG,P1,...,Pn)
%
$调用格式
% What is returned by SFUNC at a given point in time, T, depends on the
% by discrete states.
%
% Optional parameters, P1,...,Pn can be provided to the S-function and
% used during any FLAG operation.
%
% When SFUNC is called with FLAG = 0, the following information
% Any of the first four elements in SYS can be specified