开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

文章目录

前言

S-Fuction模块

电路方程模型

编写S函数

仿真验证

Tips

分析和应用

总结


前言

        见《开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(一)——powergui模块》

        见《开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(二)——MATLAB Fuction模块》

        见《开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(三)——Simscape 电路仿真模块》

S-Fuction模块

        S-Fuction模块是用户使用MATLAB、C、C++语言等编写的Simulink模块,是扩展Simulink模块库的一种机制。S-Fuction使用一种特殊的语法,使用户能够与Simulink引擎进行交互,非常接近自带库摸块与Simulink引擎之间发生的交互。

        用户使用S-Fuction开发的Simulink模块可以是一种控制算法,也可以是一种状态模型,可以容纳连续系统、离散系统或者混合系统。如果要将S-Fuction用于代码生成,用户还可以通过编写目标语言编译器(TLC)文件来自定义为S-Fuction生成的代码。其在Simulink Toolbox库中的位置如下图所示。

开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块,Matlab/Simulink,汽车,电路建模,算法仿真,matlab,S-Function

        Mathworks官方Help对该模块的说明如下所示。

开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块,Matlab/Simulink,汽车,电路建模,算法仿真,matlab,S-Function

        本文以电路建模仿真为例,介绍如何利用S-Fuction搭建电路模型。

电路方程模型

   这里沿用前一篇文章中的12V蓄电池给两个负载供电的电路,见 《开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(三)——Simscape 电路仿真模块》

        根据欧姆定律,写出该电路系统的状态方程如下:

        状态方程(1):

        t = 0

        12V = I*(2Ω+1Ω*5Ω/(1Ω+5Ω))

        U = I*1Ω*5Ω/(1Ω+5Ω)

        求解得:

        I(A) = 72/17 = 4.235

        U(A) = 60/17 = 3.529

        状态方程(2):

        t = pi/2

        12V = I*(2Ω+1Ω*6Ω/(1Ω+6Ω))

        U = I*1Ω*6Ω/(1Ω+6Ω)

        求解得:

        I(A) = 21/5 = 4.2

        U(A) = 18/5 = 3.6

        动态方程:

        根据前面两个稳态方程的解,可以列出如下动态方程:

        t(S) = (0 : 1000)*0.001

        I(A) = 72/17 + |4.235-4.2|*sin(2pi * 50t + pi)

        U(A) = 60/17 + |3.529-3.6|*sin(2pi * 50t)

        在Matlab的命令窗口中运行该动态方程,得到的电流和电压曲线,与前一篇文章一致,如下所示:

开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块,Matlab/Simulink,汽车,电路建模,算法仿真,matlab,S-Function

开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块,Matlab/Simulink,汽车,电路建模,算法仿真,matlab,S-Function

        至此,可以证明该电路系统的方程模型是正确的。

编写S函数

        根据官方的S-Fuction模板,写出的S函数完整代码如下:

function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = CircuitPlant(t,x,u,flag)
 
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
 
%
%=============================================================================
% mdlInitializeSizes
% Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function.
%=============================================================================
%
function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes
 
sizes = simsizes;
sizes.NumContStates  = 0;
sizes.NumDiscStates  = 3;	%Number of discrete states.
sizes.NumOutputs     = 3;		%Number of outputs.
sizes.NumInputs      = 0;		%Number of inputs.
sizes.DirFeedthrough = 0;
sizes.NumSampleTimes = 1;   % at least one sample time is needed
sys = simsizes(sizes);
 
x0  = [0;72/17;60/17];	&Initial state conditions
str = [];
ts  = [0.001 0];	%Discrete sample time where, [PERIOD OFFSET],PERIOD > 0 & OFFSET < PERIOD.
simStateCompliance = 'UnknownSimState';
 
 
function sys=mdlDerivatives(t,x,u)
 
sys = [];
 
 
%
%=============================================================================
% mdlUpdate
% Handle discrete state updates, sample time hits, and major time step
% requirements.
%=============================================================================
%
function sys=mdlUpdate(t,x,u)
 
I = 72/17 + abs(4.235-4.2)*sin(2*pi * 50*t + pi);
U = 60/17 + abs(3.529-3.6)*sin(2*pi * 50*t);
sys = [t,I,U];
 
 
%
%=============================================================================
% mdlOutputs
% Return the block outputs.
%=============================================================================
%
function sys=mdlOutputs(t,x,u)
 
% sys = [x(1);x(2);x(2)];
sys = x;
 
function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)
 
sampleTime = 1;    
sys = t + sampleTime;
 
 
function sys=mdlTerminate(t,x,u)
 
sys = [];

仿真验证

        将上述编写好的S-Fuction模块,放入Simulink模型中进行验证,如下所示:

开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块,Matlab/Simulink,汽车,电路建模,算法仿真,matlab,S-Function

        运行上述模型,得到的电流和电压曲线,也与前一篇文章一致,如下所示:

开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块,Matlab/Simulink,汽车,电路建模,算法仿真,matlab,S-Function

        至此,可以证明该S-Fuction模块可以较好地模拟,前一篇文章中使用物理模块搭建的电路模型。

Tips

        S-Fuction模块的完整运行机制如下图所示。本文所举的例子是用的离散模型,所以只涉及其中的主仿真步。这里需要注意的是,模型初始化函数只在模型仿真开始时执行一次,后面的计算输出和更新离散状态是每个仿真步都要执行一次的,比如本文是0.001s执行一次。每次执行的顺序是,先执行计算输出函数,后执行离散状态更新函数,所以当看到输出结果比输入信号延迟一个周期,就是这个机制的原因。

开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块,Matlab/Simulink,汽车,电路建模,算法仿真,matlab,S-Function

分析和应用

        S-Fuction模块在Simulink模型仿真和自动生成代码方面的应用功能非常强大,主要得益于MATLAB为开发人员留出了一个扩展Simulink模块库的机制,开发人员能基于该模块开发自己的模块库。项目中使用S-Fuction模块后,将会给开发人员更大的发挥空间,去开发特殊的模块库,能够真正与自己的需求高度匹配。一方面弥补特定需求模块的空白,另一方面也能对一些模块进行充分地裁剪。另外S-Fuction模块还能将一些已开发的功能固化下来,便于后期的移植复用,这样能使很多项目开发的代码量大大减少,同时也意味着软件开发全流程的人力和时间投入大幅缩减。主要适用于有架构支撑、模块化开发的大型软件项目,可以合理协调团队成员的分工合作,提高代码可控性,增加代码的复用率,减少代码移植障碍。

总结

        以上就是本人在使用S-Fuction模块时,一些个人理解和分析的总结,首先介绍了该模块的背景知识,然后展示它的使用方法,最后分析了该模块的特点和适用场景。

        后续还会分享另外几个最近总结的Simulink Toolbox库模块,欢迎评论区留言、点赞、收藏和关注,这些鼓励和支持都将成文本人持续分享的动力。

        另外,上述例程使用的Demo工程,可以到笔者的主页查找和下载。


        版权声明,原创文章,转载和引用请注明出处和链接,侵权必究!

 文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-661188.html

到了这里,关于开箱报告,Simulink Toolbox库模块使用指南(四)——S-Fuction模块的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处: 如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请点击违法举报进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

领支付宝红包 赞助服务器费用

相关文章

  • 【Shell 命令集合 系统设置 】Linux 加载和卸载内核模块 modprobe命令 使用指南

    Shell 命令专栏:Linux Shell 命令全解析 modprobe命令是Linux系统中用于加载和卸载内核模块的工具。内核模块是一种可以动态加载到内核中的代码,它们可以扩展内核的功能,添加新的驱动程序或功能。 modprobe命令的主要作用有以下几个方面: 加载内核模块:modprobe命令可以根据

    2024年02月04日
    浏览(58)
  • 【Shell 命令集合 系统设置 】⭐Linux 向内核中加载指定的模块 insmod命令 使用指南

    Shell 命令专栏:Linux Shell 命令全解析 insmod命令是Linux系统中的一个命令,用于向内核中加载指定的模块。它的作用是将指定的模块文件加载到内核中,使得系统可以使用该模块提供的功能。 模块是一种可以动态加载到内核中的代码,它可以扩展内核的功能。在Linux系统中,模

    2024年02月07日
    浏览(56)
  • Spark初学者指南:使用指南和示例

    本文介绍了如何使用Spark处理大规模数据集,并提供了一个Scala编写的Word Count示例,指导您从安装和配置到编写和运行Spark应用程序。无需担心,即使您是Spark初学者,也可以按照本文的步骤来学习和使用Spark。 Spark是一个流行的分布式计算框架,用于处理大规模数据集。它使

    2024年02月06日
    浏览(61)
  • 【12】Git工具 协同工作平台使用教程 Gitee使用指南 腾讯工蜂使用指南【Gitee】【腾讯工蜂】【Git】

    tips:少量的git安装和使用教程,更多讲快速使用上手Gitee和工蜂平台      Git - Downloads (git-scm.com) 找到对应操作系统,对应版本,对应的位数   下载后根据需求自己安装,然后用git --version验证是否成功   使用 SSH 密钥可以让你在与 Git 服务器进行通信时,实现更安全的身份

    2024年02月13日
    浏览(47)
  • Jmeter进阶使用指南-使用断言

    Apache JMeter是一个流行的开源负载和性能测试工具。在JMeter中,断言(Assertions)是用来验证响应数据是否符合预期的一个重要组件。它是对请求响应的一种检查,如果响应不符合预期,那么断言会标记为失败。 以下是如何在JMeter中使用断言的基本步骤: 添加断言 :首先,你

    2024年02月09日
    浏览(39)
  • mac使用指南

    新公司给配备了mac,可惜土鳖的我不会用,所以特地写了一篇文章记录学习mac的过程 删除:command+delete 光标移至最右/左:command+右/左箭头 截图:command+shift+3/4/5,3代表截全屏,4代表选中截图,5代表可编辑截图 关闭单个窗口:command+w 关闭程序并结束进程:command+q 切换输入法

    2024年02月07日
    浏览(31)
  • Polars使用指南(二)

    在上一篇文章中,我们介绍了Polars的优势和Polars.Series的常用API,本篇文章我们继续介绍Polars.Series的扩展API。 对于一些特殊的数据类型,如 pl.Array、list、str 等,Polars.Series 提供了基于属性的直接操作API,如果可以使用下述API实现的功能,应尽量避免使用 map_elements,因为效率

    2024年01月23日
    浏览(41)
  • Matlab使用指南

    zcy 2.1 数据类型 matlab中有15种基本数据类型,每种数据类型均以数组/矩阵的形式出现 整数 matlab支持1、2、4、8字节的有符号整数和无符号整数 浮点数 有单精度和双精度两种浮点数 复数 复数包含实部和虚部,可以用i或者j来表示虚部 2.2 基本矩阵操作 2.2.1 矩阵的构造 2.2.2 矩阵

    2024年02月06日
    浏览(44)
  • chtagpt使用指南

    ChatGPT是一款基于GPT-3.5架构的大型语言模型,它可以进行多种自然语言处理任务,如文本生成、对话生成、文本分类等。在本文中,我将为您提供一份详细的ChatGPT使用指南,帮助您更好地了解和使用ChatGPT。 要使用ChatGPT,您需要首先创建一个OpenAI账户并登录。创建账户后,您

    2023年04月17日
    浏览(35)
  • ZED使用指南(一)

    将相机插入USB3.0端口。 进入下载的文件夹: 使用chmod +x命令增加安装程序的执行权限,注意将名称替换为自己下载的版本: 运行: 安装开始时,会显示软件许可证Software License,按Enter看完后按q。 在安装过程中,需要回答有关依赖项dependencies,工具tools和示例samples的安装的

    2024年02月16日
    浏览(39)

觉得文章有用就打赏一下文章作者

支付宝扫一扫打赏

博客赞助

微信扫一扫打赏

请作者喝杯咖啡吧~博客赞助

支付宝扫一扫领取红包,优惠每天领

二维码1

领取红包

二维码2

领红包