【導(dǎo)讀】在工程實(shí)際中，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)往往很復(fù)雜，如果不借助專。型輸入計(jì)算機(jī)，對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的分析與仿真。1990年，MathWorks軟件公司為MATLAB提供了新的控制。但因其名字與當(dāng)時(shí)比較著名的軟件。SIMULA類似，所以1992年正式將該軟件更名為SIMULINK。SIMULINK的出現(xiàn)，給控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)帶來了福音。SIMULINK提供的功能來對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真和分析。SIMULINK是MATLAB軟件的擴(kuò)展，它是實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和。所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類的。SIMULINK的最新版本是（包含在。里），，它們的變化不大。據(jù)各人喜好進(jìn)行選用，一般說來第二種窗口直觀、形象，易于初學(xué)者，但使用時(shí)會(huì)打開太多的子窗口。Saturation：飽和輸出，讓輸出超過某一值時(shí)能夠飽和。輸入端而來，否則輸出由第三個(gè)輸入端而來。XYGraph：顯示二維圖形。FromWorkspace：來自MATLAB的工作空間。FromFile：來自數(shù)據(jù)文件。PulseGenerator：脈沖發(fā)生器。SineWave：正弦波信號(hào)。

　　

【正文】 途是定制用戶自己的 Simulink模塊。它的形式十分通用，能夠支持連續(xù)系統(tǒng)、離散系統(tǒng)和混合系統(tǒng)。 Simulink為用戶提供了許多內(nèi)置的基本庫模塊，通過這些模塊進(jìn)行連接而構(gòu)成系統(tǒng)的模型。對(duì)于那些經(jīng)常使用的模塊進(jìn)行組合并封裝可以構(gòu)建出重復(fù)使用的新模塊，但它依然是基于 Simulink原來提供的內(nèi)置模塊。 而 Simulink sfunction是一種強(qiáng)大的對(duì)模塊庫進(jìn)行擴(kuò)展的新工具。 二、建立 m文件 sfunction 使用模板文件： sfuntmp1. m ? 該模板文件位于 MATLAB根目錄下 toolbox/simulink/blocks目錄下。 ? 模板文件里 sfunction的結(jié)構(gòu)十分簡單，它只為不同的 flag的值指定要相應(yīng)調(diào)用的 m文件子函數(shù)。比如當(dāng) flag=3時(shí)，即模塊處于計(jì)算輸出這個(gè)仿真階段時(shí)，相應(yīng)調(diào)用的子函數(shù)為 sys=mdloutputs(t,x,u)。 ? 模板文件使用 switch語句來完成這種指定，當(dāng)然這種結(jié)構(gòu)并不唯一，用戶也可以使用 if語句來完成同樣的功能。而且在實(shí)際運(yùn)用時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際需要來去掉某些值，因?yàn)椴⒉皇敲總€(gè)模塊都需要經(jīng)過所有的子函數(shù)調(diào)用。 ? 模板文件只是 Simulink為方便用戶而提供的一種參考格式，并不是編寫 sfunction的語法要求，用戶完全可以改變子函數(shù)的名稱，或者直接把代碼寫在主函數(shù)里，但使用模板文件的好處是，比較方便，而且條理清晰。 ? 使用模板編寫 sfunction，用戶只需把 s函數(shù)名換成期望的函數(shù)名稱，如果需要額外的輸入?yún)⒘?，還需在輸入?yún)?shù)列表的后面增加這些參數(shù)，因?yàn)榍懊娴?4個(gè)參數(shù)是 simulink調(diào)用 sfunction時(shí)自動(dòng)傳入的。對(duì)于輸出參數(shù)，最好不做修改。接下去的工作就是根據(jù)所編 sfunction要完成的任務(wù)，用相應(yīng)的代碼去替代模板里各個(gè)子函數(shù)的代碼即可。 ? Simulink在每個(gè)仿真階段都會(huì)對(duì) sfunction進(jìn)行調(diào)用，在調(diào)用時(shí)，Simulink會(huì)根據(jù)所處的仿真階段為 flag傳入不同的值，而且還會(huì)為 sys這個(gè)返回參數(shù)指定不同的角色，也就是說盡管是相同的 sys變量，但在不同的仿真階段其意義卻不相同，這種變化由 simulink自動(dòng)完成。 ? m文件 sfunction可用的子函數(shù)說明如下： a) mdlInitializeSizes：定義 sfunction模塊的基本特性，包括采樣時(shí)間、連續(xù)或者離散狀態(tài)的初始條件和 sizes數(shù)組。 b) mdlDerivatives：計(jì)算連續(xù)狀態(tài)變量的微分方程。 c) mdlUpdate：更新離散狀態(tài)、采樣時(shí)間和主時(shí)間步的要求。 d) mdlOutputs：計(jì)算 sfunction的輸出。 e) mdlGetTimeOfNextVarHit：計(jì)算下一個(gè)采樣點(diǎn)的絕對(duì)時(shí)間，這個(gè)方法僅僅是在用戶在 mdlInitializeSizes 里說明了一個(gè)可變的離散采樣時(shí)間。 f) mdlTerminate：實(shí)現(xiàn)仿真任務(wù)必須的結(jié)束。 ? 概括說來，建立 sfunction可以分成兩個(gè)分離的任務(wù)： a) 初始化模塊特性包括輸入輸出信號(hào)的寬度，離散連續(xù)狀態(tài)的初始條件和采樣時(shí)間。 b) 將算法放到合適的 sfunction子函數(shù)中去。 定義 sfunction的初始信息 ? 為了讓 Simulink識(shí)別出一個(gè) m文件 sfunction，用戶必須在 s函數(shù)里提供有關(guān) s函數(shù)的說明信息，包括采樣時(shí)間、連續(xù)或者離散狀態(tài)個(gè)數(shù)等初始條件。這一部分主要是在 mdlInitializeSizes子函數(shù)里完成。 ? Sizes數(shù)組是 sfunction函數(shù)信息的載體，它內(nèi)部的字段意義為： a) NumContStates：連續(xù)狀態(tài)的個(gè)數(shù)（狀態(tài)向量連續(xù)部分的寬度） b) NumDiscStates：離散狀態(tài)的個(gè)數(shù)（狀態(tài)向量離散部分的寬度） c) NumOutputs： 輸出變量的個(gè)數(shù)（輸出向量的寬度） d) NumInputs：輸入變量的個(gè)數(shù)（輸入向量的寬度） e) DirFeedthrough：有無直接饋入 f) NumSampleTimes：采樣時(shí)間的個(gè)數(shù) ? 如果字段代表的向量寬度為動(dòng)態(tài)可變，則可以將它們賦值為－ 1。 ? 注意 DirFeedthrough是一個(gè)布爾變量，它的取值只有 0和 1兩種， 0表示沒有直接饋入，此時(shí)用戶在編寫 mdlOutputs子函數(shù)時(shí)就要確保子函數(shù)的代碼里不出現(xiàn)輸入變量 u； 1表示有直接饋入。 ? NumSampleTimes表示采樣時(shí)間的個(gè)數(shù)，也就是 ts變量的行數(shù)，與用戶對(duì) ts的定義有關(guān)。 ? 需要指出的是，由于 sfunction會(huì)忽略端口，所以當(dāng)有多個(gè)輸入變量或多個(gè)輸出變量時(shí)，必須用 mux模塊或 demux模塊將多個(gè)單一輸入合成一個(gè)復(fù)合輸入向量或?qū)⒁粋€(gè)復(fù)合輸出向量分解為多個(gè)單一輸出。 輸入和輸出參量說明 ? Sfunction默認(rèn)的 4個(gè)輸入?yún)?shù)為 t、 x、 u和 flag，它們的次序不能變動(dòng)，代表的意義分別為： a) t：代表當(dāng)前的仿真時(shí)間，這個(gè)輸入?yún)?shù)通常用于決定下一個(gè)采樣時(shí)刻，或者在多采樣速率系統(tǒng)中，用來區(qū)分不同的采樣時(shí)刻點(diǎn)，并據(jù)此進(jìn)行不同的處理。 b) x： 表示狀態(tài)向量，這個(gè)參數(shù)是必須的，甚至在系統(tǒng)中不存在狀態(tài)時(shí)也是如此。它具有很靈活的運(yùn)用。 c) u：表示輸入向量。 d) flag：是一個(gè)控制在每一個(gè)仿真階段調(diào)用哪一個(gè)子函數(shù)的參數(shù)，由Simulink在調(diào)用時(shí)自動(dòng)取值。 ? Sfunction默認(rèn)的 4個(gè)返回參數(shù)為 sys、 x0、 str和 ts，它們的次序不能變動(dòng)，代表的意義分別為： a) sys：是一個(gè)通用的返回參數(shù)，它所返回值的意義取決于 flag的值。 b) x0： 是初始的狀態(tài)值（沒有狀態(tài)時(shí)是一個(gè)空矩陣 []），這個(gè)返回參數(shù)只在 flag值為 0時(shí)才有效，其他時(shí)候都會(huì)被忽略。 c) str：這個(gè)參數(shù)沒有什么意義，是 MathWorks公司為將來的應(yīng)用保留的， m文件 sfunction必須把它設(shè)為空矩陣。 d) ts：是一個(gè) m 2的矩陣，它的兩列分別表示采樣時(shí)間間隔和偏移。 例 1 （連續(xù)狀態(tài) sfunction） 例 2 （離散狀態(tài) sfunction) 例 3 （混合系統(tǒng) sfunction） 例 4 （可變步長仿真系統(tǒng)） 例 5 ， ， （非模板文件形式） 第七節(jié) SIMULINK 仿真舉例 利用 SIMULINK進(jìn)行時(shí)域系統(tǒng)分析（ ) 利用 SIMULINK求解電路（ ） 利用 SIMULINK設(shè)計(jì)一個(gè)時(shí)鐘脈沖控制的 RS觸發(fā)器（ ） 利用 SIMULINK設(shè)計(jì)一個(gè)單極性 SPWM控制的單相逆變電路（ ） ? SIMULINK是 MATLAB的一個(gè)擴(kuò)展軟件，它是基于模型化圖型輸入的仿真環(huán)境。 ?模型化圖型輸入使得用戶可以把更多的精力投入到模型的構(gòu)建上來，要求熟悉各功能模塊庫中各子模塊的功能，熟練掌握 SIMULINK環(huán)境下模塊的操作及線的處理，掌握自定義功能模塊。 ?掌握 SIMULINK解法器的設(shè)置。 ? SFUNCTION是擴(kuò)展 MATLAB函數(shù)庫的一個(gè)實(shí)用方法，要求熟練掌握它的編寫及用法。 ?使用 SIMULINK進(jìn)行仿真分析的關(guān)鍵是熟練地運(yùn)用各功能子模塊構(gòu)建出需要的正確的系統(tǒng)模型并合理地設(shè)置解法器以使仿真得以正常運(yùn)行。 本章小結(jié) 謝謝您的光臨 祝同學(xué)們： 新年快樂 學(xué)以致用 考試時(shí)間 初步定于 2020年 1月 10號(hào) (第 19周周四 )