利用matlabM文件编写S函数的问题

2022-03-15 科技 68阅读
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:
switchflag,%判断flag,看当前处于哪个状态

case0,
[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.NumOutputs=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=[00];%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

case1,
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

case2,
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)

case3,
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

case4,
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editvsfunc看vsfunc.m这个例子

case9,
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.
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