什么是S-function

所谓s函数是system Function的简称, 用它来写自己的simulink模块. s函数可以用matlab、C、C++、Fortran、Ada等语言来写。简而言之sfunction就是自己写的一个封装的程序

matlab中提供了编写S函数的模板,在命令栏窗口中输入:

edit sfuntmpl1. 函数的输入与输出第一行function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfuntmpl(t,x,u,flag)等号的左边是输出变量,右边是输入变量。输入变量的含义:

t是采样时间

x是状态变量

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)输出变量的含义:

x0是状态变量的初始值

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

sys输出根据flag的不同而不同(下面将结合flag来讲sys的含义)

switch flag, case 0,    [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes;case 1,    sys=mdlDerivatives(t,x,u);case 2,    sys=mdlUpdate(t,x,u);case 3,    sys=mdlOutputs(t,x,u);case 4,    sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);case 9,    sys=mdlTerminate(t,x,u); otherwise    DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag)); end%判断flag,看当前处于哪个状态

switch flag,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

case 0,    [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes;function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes sizes = 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 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  = [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mdlGetTimeOfNextVarHit函数中具体介绍 simStateCompliance = 'UnknownSimState';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=Ax+Bux(k+1)=fd(t,x,u) 也可以用离散状态方程描述:x(k+1)=Hx(k)+Gu(k)y=fo(t,x,u) 也可以用输出状态方程描述:y=Cx+Du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;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=Ax(1)+Bu, 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

case 1,    sys=mdlDerivatives(t,x,u);function sys=mdlDerivatives(t,x,u) sys = [];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=Hx(2)+Gu;%sys即为x(k+1)

case 2,    sys=mdlUpdate(t,x,u);function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys = [];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=Cx+Du %sys此时为输出y

case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u);function sys=mdlOutputs(t,x,u) sys = [];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edit vsfunc看vsfunc.m这个例子

case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)sampleTime = 1;    %  Example, set the next hit to be one second later. sys = t + sampleTime;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.

case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u);参考: