MATLAB的S-Function函数介绍ppt课件.ppt

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1、第6章S-函数6.1S-函数概述6.2S-函数的工作原理6.3编写M文件S-函数6.4编写CMEXS-函数6.1S-函数概述6.1.1S-函数的基本概念S-函数是系统函数(SystemFunction)的简称，是指采用非图形化的方式（即计算机语言，区别于Simulink的系统模块）描述的一个功能块。用户可以采用MATLAB代码，C，C++，FORTRAM或Ada等语言编写S-函数。S-函数由一种特定的语法构成，用来描述并实现连续系统、离散系统以及复合系统等动态系统；S-函数能够接收来自Simulink求解器的相关信息，并对求解器发出的命令做出适当的响应，这种交互作用

2、非常类似于Simulink系统模块与求解器的交互作用。S-函数作为与其他语言相结合的接口，可以使用这个语言所提供的强大能力。例如，MATLAB语言编写的S-函数可以充分利用MATLAB所提供的丰富资源，方便地调用各种工具箱函数和图形函数；使用C语言编写的S-函数则可以实现对操作系统的访问，如实现与其它进程的通信和同步等。简单来说，用户可以从如下的几个角度来理解S-函数：(1)S-函数为Simulink的“系统”函数。(2)能够响应Simulink求解器命令的函数。(3)采用非图形化的方法实现一个动态系统。(4)可以开发新的Simulink模块。(5)可以与已有的代码

3、相结合进行仿真。(6)采用文本方式输入复杂的系统方程。(7)扩展Simulink功能。M文件S-函数可以扩展图形能力，CMEXS-函数可以提供与操作系统的接口。(8)S-函数的语法结构是为实现一个动态系统而设计的（默认用法），其它S-函数的用法是默认用法的特例（如用于显示目的）。6.1.2如何使用S-函数前面简单介绍了S-函数的基本概念及其主要的功能。在动态系统设计、仿真与分析中，用户可以使用Functions&Tables模块库中的S-function模块来使用S-函数；S-function模块是一个单输入单输出的系统模块，如果有多个输入与多个输出信号，可以使用M

4、ux模块与Demux模块对信号进行组合和分离操作。一般而言，S-函数的使用步骤如下：(1)创建S-函数源文件。创建S-函数源文件有多种方法，当然用户可以按照S-函数的语法格式自行书写每一行代码，但是这样做容易出错且麻烦。Simulink为我们提供了很多S-函数模板和例子，用户可以根据自己的需要修改相应的模板或例子即可。(2)在动态系统的Simulink模型框图中添加S-function模块，并进行正确的设置。(3)在Simulink模型框图中按照定义好的功能连接输入输出端口。图6.1S-函数块对话框【例6.1】使用S-函数实现系统：y=2u。解：(1)打开模板M文件

5、S-函数模板文件sfuntmpl.m(版本不同timestwo)，在MATLABrootwork目录下另存为doublesfunction.m。(2)找到函数mdlInitializeSizes，修改以下代码：sizes.NumOutputs=1;sizes.NumInputs=1;图6.2一个用S-函数实现的简单系统(3)找到函数mdlOutputs，加入以下代码：sys=2*u;(到现在为止我们的第一个S-函数写完了。下面演示一下它的作用。)(4)在Simulink空白页中添加S-function块，打开S-function块对话框，参数S-function

6、name设置为doublesfunction。按照图6.2添加连接好其余的各个模块。(5)开始仿真，在Scope中观察输出结果，可以看到输入正弦信号被放大为原来的2倍，如图6.2所示。6.1.3与S-函数相关的一些术语理解下列与S-函数相关的一些基本术语对于用户理解S-函数的概念与编写都是非常有益的；而且这些概念在其它的仿真语言中也是会经常遇到的。1.仿真例程（Routines）Simulink在仿真的特定阶段调用对应的S-函数功能模块（函数），来完成不同的任务，如初始化、计算输出、更新离散状态、计算导数、结束仿真等，这些功能模块（函数）称为仿真例程或者回调函数（c

7、allbackfunctions）。表6.1列出了S-函数例程函数和对应的仿真阶段。关于仿真例程将在S-函数工作原理一节详细介绍。表6.1S-函数例程S-函数仿真例程仿真阶段mdlInitialization初始化mdlGetTimeofNextVarHit计算下一个采样点mdlOutput计算输出mdlUpdate更新离散状态mdlDerivatives计算导数mdlTerminate结束仿真2.直接馈通（Directfeedthrough）直接馈通意味着输出或可变采样时间与输入直接相关。在如下的两种情况下需要直接馈通：(1)某一时刻的系统输出y中包含某一时刻