matlab中sfunction用法.docx
《matlab中sfunction用法.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《matlab中sfunction用法.docx（7页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
matlab中sfunction用法
matlab中s-function用法
创建一个有1输入（2维），2输出（1维），3个参数，还有全局变量的s-function。
1.新建sfunction的C语言文件
打开simulink，点击User-DefinedFunctions里面的S-FunctionExamples。
这个里面有多个语言版本的模板，有C，C++，Ada，Fortran和M语言的版本，其实都大同小异，只要了解几个函数就很容易使用了。
选择C语言的版本:
从S-function模块中选择C-fileS-functions里面的BasicC-MEXtemplate。
打开后，另存为自己的模块名字，如test.c。
下面我们来分析代码:
#defineS_FUNCTION_NAMEtest//这里把文件名sfuntmpl_basic修改为test#defineS_FUNCTION_LEVEL2
#include"simstruc.h"
//程序里面要用到的头文件在这里引用，如“math.h”等。
floatglobal_var;//定义全局变量
staticvoidmdlInitializeSizes（SimStruct*S）
{
//这个函数用来设置输入、输出和参数的。
ssSetNumSFcnParams（S,3）;/*设置参数个数，这里为3*/
if（ssGetNumSFcnParams（S）!
=ssGetSFcnParamsCount（S））{
return;
}
;ssSetNumContStates（S,0）;//设置连续状态的个数，缺省为0
ssSetNumDiscStates（S,0）;//设置离散状态的个数，缺省为0;
if（!
ssSetNumInputPorts（S,1））return;//设置输入变量的个数，这里为1
ssSetInputPortWidth（S,0,2）;//设置输入变量0的维数为2
ssSetInputPortRequiredContiguous（S,0,true）;//设置input0的访问方式，true就是临近访问，这样指针的增量后就可以直接访问下个input端口了。
ssSetInputPortDirectFeedThrough（S,0,1）;//设置输入端口的信号是否mdlOutputs函数中使用，这儿设置为true。
if（!
ssSetNumOutputPorts（S,2））return;//设置输出变量的个数
ssSetOutputPortWidth（S,0,1）;//设置输出变量0的维数为1维
ssSetOutputPortWidth（S,1,1）;//设置输出变量1的维数为1维ssSetNumSampleTimes（S,1）;//设置采样时间，此处为1s。
ssSetNumRWork（S,0）;//不管
ssSetNumIWork（S,0）;
ssSetNumPWork（S,0）;
ssSetNumModes（S,0）;
ssSetNumNonsampledZCs（S,0）;ssSetOptions（S,0）;
//下面可以写全局变量的初始化程序
global_var=1;
}
staticvoidmdlInitializeSampleTimes（SimStruct*S）//暂时不管
{
ssSetSampleTime（S,0,CONTINUOUS_SAMPLE_TIME）;
ssSetOffsetTime（S,0,0.0）;
}
#defineMDL_INITIALIZE_CONDITIONS/*Changeto#undeftoremove
function*/
#ifdefined（MDL_INITIALIZE_CONDITIONS）
staticvoidmdlInitializeConditions（SimStruct*S）//暂时不管
{
}
#endif/*MDL_INITIALIZE_CONDITIONS*/#defineMDL_START/*Changeto#undeftoremovefunction*/
#ifdefined（MDL_START）
staticvoidmdlStart（SimStruct*S）//暂时不管
{
}
#endif/*MDL_START*/
staticvoidmdlOutputs（SimStruct*S,int_Ttid）//这里填入相关的运算、算法等
{
real_T*para1=mxGetPr（ssGetSFcnParam（S,0））;real_T*para2=mxGetPr（ssGetSFcnParam（S,1））;real_T*para3=mxGetPr（ssGetSFcnParam（S,2））;constreal_T*u=（constreal_T*）ssGetInputPortSignal（S,0）;
real_T*y1=ssGetOutputPortSignal（S,0）;real_T*y2=ssGetOutputPortSignal（S,1）;y1[0]=u[0]*para1[0]+u[1]*para2[0];
y2[0]=u[1]*para3[0]+u[0]*para1[0];
}
#defineMDL_UPDATE/*Changeto#undeftoremovefunction*/
#ifdefined（MDL_UPDATE）
staticvoidmdlUpdate（SimStruct*S,int_Ttid）
{
}
#endif/*MDL_UPDATE*/
#defineMDL_DERIVATIVES/*Changeto#undeftoremovefunction*/
#ifdefined（MDL_DERIVATIVES）
staticvoidmdlDerivatives（SimStruct*S）
{
}
#endif/*MDL_DERIVATIVES*/
staticvoidmdlTerminate（SimStruct*S）//这里需要把global变量全部初始化，否则
下次运行程序时，全局变量还是之前的值。
{
}
#ifdefMATLAB_MEX_FILE/*IsthisfilebeingcompiledasaMEX-file?
*/
#include"simulink.c"/*MEX-fileinterfacemechanism*/
#else
#include"cg_sfun.h"/*Codegenerationregistrationfunction*/
#endif
2.编译
在matlab的commandwindow里面输入“mextest.c”，即可将test.c编译为mex文件。
3.调用sfunction
在simulink空间里面拉入sfunction，在s-functionname里面填入test，参数里面填入要设定的参数，然后仿真即可。
Matlab中如何编写S函数（zz）
2009-03-2619:
11
函数是systemFunction的简称，用它来写自己的simulink模块。
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windowsAPI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editsfuntmpl（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）;s
ys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:
switchflag,%判断flag，看当前处于哪个状态
case0,
[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*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.NumInpu
ts=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=[];%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
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mdlGet%TimeOfNextVarHit函数中具体介绍。
嘻嘻，总算讲完了初始化，后面的应该快了
在sfuntmpl的106行继续往下看:
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
继续，在sfuntmpl的112行:
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（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）
看来后面几个一两句话就可了，呵呵，在sfuntmpl的118行
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
好像快完了，嘻嘻，在sfuntmpl的124行
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
最后一个，在sfuntmpl的130行
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
关于sfuntmpl这个s函数的模板讲完了。
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。
function[sys,x0,str,ts]=sfungain（t,x,u,flag,gain）switchflag,
case0,
sizes=simsizes;
sizes.NumContStates=0;
sizes.NumDiscStates=0;
sizes.NumOutputs=1;
sizes.NumInputs=1;
sizes.DirFeedthrough=1;
sizes.NumSampleTimes=1;
sys=simsizes（sizes）;
x0=[];
str=[];
ts=[0,0];
case3,
sys=gain*u;
case{1,2,4,9},
sys=[];
end
做好了s函数后，simulink--user-definedfunction下拖一个S-Function
到你的模型，就可以用了，在simulink----user-definedfunction还有个
s-FunctionBuilder，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。
升级会员 