matlab中sfunction用法.docx

1、matlab中sfunction用法matlab 中 s-function 用法创建一个有1输入(2维)，2输岀(1维)，3个参数，还有全局变量的s- functiono1.新建sfunction的C语言文件打开 simulink,点击 User-Defined Functions 里面的 S-FunctionExampleso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，只要了解儿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-file S-functions 里面的 Basic C-MEX tem

2、plateo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：#define S_FUNCTION_NAME test/这里把文件名 sfuntmpl_basic 修改为 testdefine S_FUNCTION_LEVEL 2#include simstruc. h程序里面要用到的头文件在这里引用，如“math.h”等。float global/定义全局变量static void mdllnitializeSizes(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

3、 (ssGetNumSFcnParams(S) != ssGetSFcnParamsCount(S) return;ssSetNumContStates (S, 0) ;/设置连续状态的个数，缺省为0ssSetNumDiscStates(S, 0) ;/设置离散状态的个数，缺省为0;辻(！ssSetNumInputPorts(S, 1) return;/设置输入变量的个数，这里为1 ssSetlnputPortWidth (S, 0, 2) : /设置输入变量 0 的维数为 2ssSetInputPortRequiredContiguous (S, 0, true) ; /设置 input。的

4、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。辻(！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

5、，此处为 Is。ssSetNumRWork (S, 0) ;/不管ssSetNumlWork(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=l;static void mdllnitializeSampleTimes(SimStruct *S)/暂时不管ssSetSampleTime(S, 0, CONTINUOUS_SAMPLE_TIME);ssSetOffsetTime (S, 0, 0. 0);

6、#define fl)L_INITIALIZE_CONDITIONS /* Change to itundef to remove function */#if defined(MDL_INITIALIZE_CONDITIONS)static void mdllnitializeConditions (SimStruct *S)/暂时不管#endif /* Nfl)L_INITIALIZE_CONDITIONS */ define MDL_START /* Change to #undef to remove function */#if defined ftL_START)static vo

7、id mdlStart(SimStruct *S)/暂时不管tiendif /* MDL_START */static void mdlOutputs(SimStruct *S, int_T tid)/这里填入相关的运 算、算法等real_T *paral = mxGetPr(ssGetSFcnParam(S, 0); real_T *para2 =mxGetPr(ssGetSFcnParam(S, 1); real_T *para3 =mxGetPr(ssGetSFcnParam(S, 2): const real_T *u = (const real_T*) ssGetlnputPortS

8、ignal(S, 0);real_T *yl = ssGetOutputPortSignal(S, 0); real_T *y2 =ssGetOutputPortSignal(S, 1); ylL0Z=u0j*paral10j+ul*para20; y20=ul*para30+u0*paral0;#define MDL_UPDATE / Change to Sundef to remove function */#辻 defined ftL_UPDATE)static void mdlUpdate(SimStruct *S, int_T tid)#endif /* MDL_UPDATE */#

9、define Nfl)L_DERIVATIVES /* Change to ftundef to remove function */ttif defined (Nfl)L_DERI VAT IVES)static void mdlDerivatives(SimStruct *S)ttendif /* Nfl)L_DERI VAT IVES */static void mdlTerminate (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。tfdef MATLAB_MEX_FILE /* Is this file bein

10、g compiled as a MEX-file?*/include simulink. c /* MEX-file interface mechanism */ttelsettinclude cg_sfun. h /* Code generation registration function */ ttendif2.编译在 mat lab 的 command window 里面输入mex test, c M ,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-function name 里面填入 test

11、, 参数里面填入要设定的参数，然后仿真即可。Mat lab中如何编写S函数（zz）2009-03-26 19:11函数是system Function的简称，用它来写自己的simulink模块。可以用mat lab C、C+、Fortran、Ada等语言来写，这儿我只介绍怎样用 mat lab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mat lab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），sim

12、ulink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mat lab的workspace里打edit sfuntmpl （这是mat lab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。它的笫行是这样的:function sys, x0, str, ts=sfuntmpl （t, x, u, flag）.先讲输入与输出变量的含义：t是釆样时间，x是状态变量，u是输入（是做成simulink模块的输入），

13、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)，xO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二),ts是一个1X2的向量，ts(l)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, xO, str, ts=mdlInitializeSizes;flag二0表示处于初始化状态，此时用函数mdlln

14、itializeSizes进行初始化， 此函数在sfuntmpl. m的149 if,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. Numlnputs = 0;%模块输入变量的个数sizes. DirFeedthrough = 1模块是否存在直接贯通

15、(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二fc (t, x, u)也可以用连续状态方程描述：dx/dt二A*x+B*ux(k+l)=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二fo(t, x, u)也可以用输出状态方程描述:y二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

16、与离散状态不会一块用，我这儿是为了方便说明)sizes. NumContStates=l;sizes. NumDiscStates=l;sizes. NumOutputs=l;sizes. Numlnputs=l;其他的可以不变。继续在mdllnitializeSizes函数中往下看：xO = ; %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xO二0, 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 =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 mdl

17、Get %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：case 1,sys=mdlDerivatives(t, x, u);flag二1表示此时要计算连续状态的微分，即上面提到的dx/dt二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二;就可以了(如sfuntmp 1中一样)，按我们上述讨论的那个模型， 此处改成sys=fc(t, x(l),u)或sys二A*x+B*u %我们这儿x(l)是连续状态变量， 而x(2)是离

18、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：case 2,sys=mdlUpdate(t, x, u);flag二2表示此时要计算下一个离散状态，即上面提到的x(k+l)=fd(t,x, u), 找到mdlUpd ate函数(在206行)它这儿sys二;表示没有离散状态，我们这而可 以改成 sys二fd(t, x (2), u)或 sys=H*x(2)+G*u;%sys 即为 x(k+l)看来后面儿个一两句话就可了，呵呵，在sfuntmp 1的118行case 3,sys二mdlOutputs(t, x, u);flag二3表示此时要计算输出,即y=fo

19、(t, x, u),找到mdlOutputs函数(在218 行)，如上，如果sys二表示没有输出，我们改成sys二fo(t, x, u)或sys二C*x+D*u %sys此时为输出y好像快完了，嘻嘻，在sfuntmpl的124行case 4,sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t, x, u);flagM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mdllnit ializeSizes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二;这个函数主要 用于变步长的设置，具体实现大家可以用edi

20、t vsfunc看vsfunc. m这个例子最后一个，在sfuntmpl的130行case 9,sys=mdlTerminate(t, x, u);flag二9表示此时系统要结束，一般来说写上在mdlTerminate函数中写上 sys二就可，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, xO, str, ts = sfungain(t, x, u, flag, gain) switch flag, case 0

21、,sizes = simsizes;sizesNumContStates = 0;sizesNumDiscStates = 0;sizesNumOutputs = 1:sizesNumlnputs = 1:sizesDirFeedthrough = 1:sizesNumSampleTimes = 1:sys = simsizes(sizes):x0二;str=;ts=0, 0;case 3,sys=gain*u;case 1, 2, 4, 9,sys =;end做好 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mat lab的workspace下打sfundemos,可以看到很多演示s函数的程序。