《MATLAB的S-Function编写指导》.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书资料大小：2.68M 资料格式：pdf 举报版权申诉

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Simulink® 基于模型与基于系统的设计 n 建模 n 仿真 n 实现 S-Function 的编写 Version 5

目录 S-FUNCTION 概述 .................................................................................................................................... 1 什么是 S-FUNCTION................................................................................................................................ 2 在模型中使用 S-FUNCTION.................................................................................................................... 3 向 S-Function 传递参数..................................................................................................................... 3 何时使用 S-Function.......................................................................................................................... 4 S-FUNCTION 的工作原理........................................................................................................................ 5 Simulink 块的数学关系...................................................................................................................... 5 仿真过程.............................................................................................................................................. 5 S-Function 回调程序.......................................................................................................................... 6 S-FUNCTION 的实现................................................................................................................................ 8 M-文件的 S-Function......................................................................................................................... 8 MEX 文件的 S-function ..................................................................................................................... 8 MEX 文件与 M-文件的 S-function 比较........................................................................................... 9 S-FUNCTION 的概念.............................................................................................................................. 10 直接馈通............................................................................................................................................ 10 动态维矩阵........................................................................................................................................ 10 设置采样时间和偏移量.....................................................................................................................11 S-FUNCTION 范例.................................................................................................................................. 14 M 文件 S-function 范例.................................................................................................................... 15 C S-Function 范例............................................................................................................................ 16 Fortran S-Function 范例.................................................................................................................. 18 C++ S-Function 范例....................................................................................................................... 18 Ada S-Function 范例 ....................................................................................................................... 18 编写 M S-FUNCTION.............................................................................................................................. 19 概述........................................................................................................................................................ 20 S-Function 参数................................................................................................................................ 20 S-Function 的输出............................................................................................................................ 20 定义 S-FUNCTION 块特性..................................................................................................................... 22 处理 S-FUNCTION 参数......................................................................................................................... 22 M 文件的 S-FUNCTION 范例................................................................................................................. 23 范例 1——简单的 M 文件 S-Function ........................................................................................... 23 范例 2——连续状态 S-Function .................................................................................................... 25 范例 3——离散状态 S-Function .................................................................................................... 27 范例 4——混合系统 S-Function .................................................................................................... 28 范例 5——变步长 S-Function ........................................................................................................ 31 i

使用 C 语言编写 S-FUNCTION ............................................................................................................. 33 概述........................................................................................................................................................ 34 创建 C MEX S-Function.................................................................................................................. 35 自动生成 S-FUNCTION.......................................................................................................................... 36 配置生成的 S-Function.................................................................................................................... 37 S-Function Builder 如何生成 S-Function...................................................................................... 37 设置 include 路径 ............................................................................................................................. 37 S-FUNCTION BUILDER 的对话窗........................................................................................................... 39 Initialization 选卡.............................................................................................................................. 39 Data Properties 选卡 ....................................................................................................................... 40 Libraries 选卡.................................................................................................................................... 42 Outputs 选卡..................................................................................................................................... 43 Continuous Derivatives 选卡.......................................................................................................... 45 Discrete Update 选卡 ...................................................................................................................... 46 Build Info 选卡 .................................................................................................................................. 47 一个基本的 C MEX S-FUNCTION 范例 ............................................................................................... 48 定义与包含........................................................................................................................................ 49 回调函数的实现................................................................................................................................ 50 Simulink/Real-Time Workshop 接口 ............................................................................................. 51 Building Timestwo 范例................................................................................................................... 51 C S-FUNCTION 模板.............................................................................................................................. 52 S-Function 源文件必需的内容........................................................................................................ 52 SimStruct........................................................................................................................................... 53 编译 C S-Function............................................................................................................................ 53 SIMULINK 如何与 C S-FUNCTION 相互作用 ........................................................................................ 54 进程层面............................................................................................................................................ 54 数据层面............................................................................................................................................ 56 编写回调函数........................................................................................................................................ 59 将 LEVEL 1 C MEX S-FUNCTION 转换到 LEVEL 2 .............................................................................. 60 创建 C++ S-FUNCTION.......................................................................................................................... 63 创建 ADA S-FUNCTION......................................................................................................................... 64 创建 FORTRAN S-FUNCTION.............................................................................................................. 65 实现块特性................................................................................................................................................ 67 对话框参数............................................................................................................................................ 68 ii

可调参数............................................................................................................................................ 68 运行参数................................................................................................................................................ 70 创建运行参数.................................................................................................................................... 70 更新运行参数.................................................................................................................................... 71 创建输入和输出端口............................................................................................................................ 72 创建输入端口.................................................................................................................................... 72 创建输出端口.................................................................................................................................... 73 输入的标量扩展................................................................................................................................ 74 掩码多端口 S-Function.................................................................................................................... 75 自定义数据类型.................................................................................................................................... 76 采样时间................................................................................................................................................ 77 基于块的采样时间............................................................................................................................ 77 指定基于端口的采样时间................................................................................................................ 79 基于块与基于端口的混合采样时间 ................................................................................................ 81 多速率 S-Function 块....................................................................................................................... 82 多速率 S-Function 块的同步........................................................................................................... 83 工作向量................................................................................................................................................ 84 工作向量与过零检测........................................................................................................................ 85 包括指针工作向量的范例................................................................................................................ 85 内存分配............................................................................................................................................ 86 FUNCTION-CALL 子系统........................................................................................................................ 87 错误处理................................................................................................................................................ 89 防超程代码........................................................................................................................................ 89 SsSetErrorStatus 的终止条件 ........................................................................................................ 90 数组边界检查.................................................................................................................................... 90 S-FUNCTION 范例.................................................................................................................................. 91 连续状态的 S-Function 范例........................................................................................................... 92 离散状态的 S-Function 范例........................................................................................................... 93 混合系统的 S-Function 范例........................................................................................................... 93 变步长的 S-Function 范例............................................................................................................... 94 过零检测的 S-Function 范例........................................................................................................... 94 时变连续传递函数的 S-Function 范例........................................................................................... 94 iii

第一章 S-Function 概述 S-Function（系统函数）为扩展 Simulink®的性能提供了一个有力的工具。以下下节阐述了什么是 S-Function，为什么可以使用 S-Function，以及怎样编写自己的 S-Function。 1

Simulink——S-Function 的编写什么是 S-Function S-Function 可以使用 MATLAB®，C，C++，Ada，或 Fortran 语言来编写。使用 MEX 实用工具，将 C，C++，Ada，和 Fortran 语言的 S-Function 编译成 MEX-文件，在需要的时候，它们可与其它的 MEX-文件一起动态地连接到 MATLAB 中。 S-Function 使用一种特殊的调用格式让你可以与 Simulink 方程求解器相互作用，这与发生在求解器和内置 Simulink 块之间的相互作用非常相似。S-Function 的形式是非常通用的，且适用于连续、离散和混合系统。 S-function 为你提供了一种在 Simulink 模型中增加自制块的手段，你可以使用MATLAB，C，C++， Ada，或 Fortran 语言来创建自己的块。按照下面一套简单的规则，你可以在 S-function 中实现自己的算法。在你编写一个 S-Functin 函数，并将函数名放置在一个 S-Functin 块中（在用户定义的函数块库中有效）之后，通过使用 masking 定制用户界面。你可以与 Real-Time Workshop®（RTW）一起使用 S-function，也可通过编写目标语言编译器（TLC）文件来定制由 RTW 生成的代码。参看第八章“对于Real-Time Workshop 编写 S-Function”和 Real-Time Workshop 文档资料以获取更多信息。 2

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