S函数初识(m文件写成的S函数)

实验环境:

• matlab2012a

实用链接(本文档基本和该链接内容一致)

[新浪博客](‘http://blog.sina.com.cn/s/blog_9d4c04170101azzs.html‘)

步骤

• command window中输入open sfuntmpl.m，拷贝到自己的S-function中，按照它的结构进行修改

• 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,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
  // 解释说明
  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
  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
  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.NumInputs=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 = []; %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
    case 1,
    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=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

    case 2,
    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, 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=H*x(2)+G*u;%sys即为x(k+1)

    case 3,
    sys=mdlOutputs(t,x,u);

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=C*x+D*u %sys此时为输出y

    case 4,
    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edit vsfunc看vsfunc.m这个例子

    case 9,
    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，就在此函数中写完了.

Example

s函数还可以带用户参数, 下面给个例子, 它和simulink下的gain模块功能一样

    function [sys,x0,str,ts] = sfungain(t,x,u,flag,gain)
    switch flag,
    case 0,
    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];
    case 3,
    sys=gain*u;
    case {1,2,4,9},
    sys = [];
    end