[MATLAB]S模板函数参数详解及简单案例

本博文源于中南大学《科学计算与MATLAB语言》,包括以下内容:

  • 什么叫S函数
  • 用M文件编写S函数的方法
  • 在仿真模型中使用S函数的方法

什么叫S函数

  1. S函数是系统函数(System Function)的简称,是指采用一种程序设计语言描述的一个功能模块。
  2. 用户可以采用MATLAB语言,也可以采用C、C++或FORTRAN等语言来编写S函数。
  3. S函数有自己的特定的语法构成规则,可以用来描述并实现连续系统、离散系统以及复合系统。
  4. S函数能够接受来自Simulink求解算法的相关信息,并对求解算法发出的命令做出适当的相应,这种交互作用类似于Simulink系统模块与求解算法的相互作用。

用MATLAB语言编写S函数

在MATLAB命令行窗口输入命令,打开模板文件

>> edit sfuntmpl.m

模板文件sfuntmpl.m包括:

  • 1个主函数
  • 6个子函数

主函数

主函数的引导语句为:

function [sys,x0,str,ts] = fname(t,x,u,flag)
  • fname是S函数的函数名。
  • 输入形参t,x,y,flag分别为仿真时间、状态向量、输入向量和子函数调用标志。在输入形参表中,还包括用户自定义参数表。
  • 输出形参sys代表一种返回参数:得到何种参数取决于flag的值。x0是初始状态值:如果系统中无状态变量,x0会得到一个空阵。对于M文件 S函数,str将被置成一个空阵;ts是一个两列矩阵,一列是各状态变量的采样周期,另一列是相应的采样时间的偏移量;对于连续系统,采样周期和偏移量都置成0.如果采样周期为-1,则将继承输入信号的采样周期

子函数

S函数共有6个子函数,这些子函数的前缀为mdl,由flag的值来控制在仿真的各阶段调用S函数的哪一个子函数。

  • flag取0:调用初始化子函数mdlnitalizeSizes。
  • flag取1:调用子函数mdlDerivatives实现无连续状态的更新
  • flag取2:调用子函数mdlUpdate实现离散状态的更新
  • Flag取3:调用输出子函数mdlOutputs
  • flag取4和9较少使用。

采用S函数实现y=kx+b

定义s函数

以各自函数名存盘!!!!
主函数:

function [sys,x0,str,ts]=timekb(t,x,u,flag,k,b)
switch flag
    case 0
        [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; %初始化
    case 3
        sys=mdlOutputs(t,x,u,k,b);          %计算输出量
    case {1,2,4,9}
        sys=[];
    otherwise                               %出错处理
        error(num2str(flag))
end

子函数1

function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes()
sizes=simsizes;
sizes.NumContStates=0;   %无连续状态
sizes.NumDiscStates=0;    %无离散状态
sizes.NumOutputs=1;            %有一个输出量
sizes.NumInputs=1;         %有一个输入信号
sizes.DirFeedthrough=1;   %输出量中含有输入量
sizes.NumSampleTimes=1;   %单个采样周期
sys=simsizes(sizes);
%给其他返回参数赋值
x0=[];                   %设置初始状态为零状态
str=[];                    %将str变量设置为空字符串
ts=[-1,0];                 %假定继承输入信号的采样周期

子函数2

function sys=mdlOutputs(t,x,u,k,b)
sys=k*u+b;

在Simulink模型中使用S函数

在这里插入图片描述
利用这个:
在这里插入图片描述
搜索模块进行条件,设置两个输入口,双击Scope,
在这里插入图片描述
Number of axes调成2,ok连线!最后代码都写好之后,开始配置S-Function,双击它
在这里插入图片描述
配置好ok,双击S-function
在这里插入图片描述
存盘,然后run就可以看到图像:
在这里插入图片描述

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