下载文档原格式
S函数的简介及编写摘自恒润科技S-function的编写1. S函数模板编辑环境进入:在MATLAB主界面中直接输入:edit sfuntmpl即可弹出S函数模板编辑的M文件环境,修改即可。
在MATLAB主界面中直接输入:sfundemos,即可调出S 函数的许多编程例子。
2. S函数模板的相关基础:1)M文件S函数的引导语句为:xtflagfuFunction[psysxstrtsp,,12,...),,,0,],(,S函数默认的四个输入参数:t ,x ,u ,flagS函数默认的四个输出函数:sys ,x0 ,str ,ts各个参数的含义如下:T :代表当前的仿真时间,该输入决定了下一个采样时间;X :表示状态向量,行向量,引用格式:X(1),X(2)U :表示输入向量;Flag :控制在每一个仿真阶段调用哪一个子函数的参数,由SIMULINK在调用时自动取值;Sys :通用的返回变量,返回的数值决定Flag值,mdlUpdates里:列向量,引用格式:Sys(1,1),Sys(2,1);mdlOutputs里:行向量,引用格式:Sys =x、X0 :初始的状态值;列向量,引用格式:X0=[ 0;0;0 ]Str :空矩阵,无具体含义;Ts :包含模块采样时间与偏差的矩阵。
[period, offset]当Ts为-1时,表示与输入信号同采样周期。
2)S函数工作方式:Flag = 0时,调用mdlInitializeSizes函数,定义S函数的基本特性,包括采样时间,连续或者离散状态的初始条件与Sizes数组;Flag = 1时,调用mdlDerivatives函数,计算连续状态变量的微分方程;求所给表达式的等号左边状态变量的积分值的过程。
Flag = 2时,调用mdlUpdate函数,用于更新离散状态,采样时间与主时间步的要求;Flag = 3时,调用mdlOutputs函数,计算S函数的输出;Flag = 4时,调用mdlGetTimeOfNextVarHit函数,计算下一个采样点的绝对时间,这个方法仅仅就是使用户在mdlInitializeSize 里说明一个可变的离散采样时间;Flag = 9时,调用mdlTerminate函数,实现仿真任务的结束。
function [sys，x0,str,ts] = sfuntmpl（t，x,u,flag)% SFUNTMPL 是M—文件S函数模板% 通过剪裁，用户可以生成自己的S函数，不过一定要重新命名％利用S函数可以生成连续、离散混合系统等，实现任何模块的功能％％M-文件S函数的语法为:％［SYS,X0，STR，TS］= SFUNC（T,X，U，FLAG,P1，。
,Pn）%% 参数含义：% t是当前时间% x是S函数相应的状态向量% u是模块的输入％flag是所要执行的任务％％FLAG 结果功能% -——-- -——--———-----—--———————--—----—-—--—----—-------—-% 0 ［SIZES，X0，STR，TS］模块初始化% 1 DX 计算模块导数％ 2 DS 更新模块离散状态％ 3 Y 计算模块输出％ 4 TNEXT 计算下一个采样时间点% 9 ［］结束仿真％％% 用户切勿改动输出参数的顺序、名称和数目％输入参数的数目不能小于1，这四个参数的名称和排列顺序不能改动% 用户可以根据自己的要求添加额外的参数，位置依次为第5，6，7，8，9等.% S函数的flag参数是一个标记变量，具有6个不同值，分别为0，1，2，3，4，9 % flag的6个值分别指向6个不同的子函数% flag所指向的子函数也成为回调方法(Callback Methods）switch flag,％初始化，调用“模块初始化"子程序%case 0，[sys,x0,str,ts］=mdlInitializeSizes;％连续状态变量计算，调用“计算模块导数”子函数%case 1，sys=mdlDerivatives（t,x，u);%更新，调用“更新模块离散状态”子函数％case 2，sys=mdlUpdate(t，x,u）;％输出，调用“计算模块输出”子函数%case 3,sys=mdlOutputs（t，x，u）；%计算下一时刻采样点，调用“计算下一个采样时刻点"子函数％case 4，sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t，x，u）；％结束，调用“结束仿真"子函数％case 9，sys=mdlTerminate（t，x,u）;%其他的flag％otherwiseDAStudio.error（’Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag));end% end sfuntmpl%============================================================= ================％“模块初始化”子函数% 返回大小、初始条件和样本function ［sys，x0,str,ts］=mdlInitializeSizes％调用simsizes函数，返回规范格式的sizes构架% 这条指令不要修改sizes = simsizes;% 模块的连续状态个数,0是默认值％用户可以根据自己的要求进行修改sizes.NumContStates = 0;％模块的离散状态个数，0是默认值％用户可以根据自己的要求进行修改sizes.NumDiscStates = 0;% 模块的输出个数,0是默认值% 用户可以根据自己的要求进行修改sizes.NumOutputs = 0；％模块的输入个数,0是默认值% 用户可以根据自己的要求进行修改sizes。
MATLAB S-Function是一种特殊的M文件函数，用于创建自定义的Simulink模块。
它允许用户编写自己的Simulink块，以扩展Simulink的功能和适应特定的应用需求。
在MATLAB中，S-Function通过定义M文件和一组参数来实现。
在使用MATLAB S-Function时，参数起着至关重要的作用。
参数用于在S-Function和Simulink模型之间进行数据传递和通信。
它们可以控制S-Function的行为，影响模型的仿真结果，以及改变模型的外部接口。
了解和熟练使用S-Function参数是使用MATLAB进行模型开发和仿真的重要技能。
接下来，我们将详细介绍MATLAB S-Function参数的使用方法和技巧，帮助用户更好地理解和应用S-Function。
一、S-Function参数的作用S-Function参数是S-Function的输入和输出。
它们可以用于以下几个方面：1. 控制S-Function的行为。
通过设置参数来开启或关闭某些功能，调整模型的参数等。
2. 设置S-Function的输入和输出端口。
参数可以指定输入和输出端口的数量、名称、类型等。
3. 传递数据到S-Function中。
参数可以作为S-Function的输入，传递数据到S-Function中，影响S-Function的行为和输出结果。
4. 从S-Function中获取数据。
参数可以作为S-Function的输出，将S-Function的计算结果返回给Simulink模型其他部分使用。
二、S-Function参数的定义和声明在编写S-Function时，首先需要定义和声明参数。
通常，参数的定义和声明是在S-Function的初始化函数中完成的。
以下是一个简单的示例：```matlabfunction [sys,x0,str] = sfun(t,x,u,flag,param1,param2,param3) switch flagcase 0 Initialization[sys,x0,str] = mdlInitializeSizes(param1,param2,param3);case 3 Outputssys = mdlOutputs(t,x,u,param1,param2,param3);case {1, 2, 4, 9} Unused flagssys = [];otherwiseerror(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]); endendfunction [sys,x0,str,ts] = mdlInitializeSizes(param1,param2,param3) Initialize the state xx0 = 0;sys = 0;Return the details of the S-functionsizes = simsizes;sizes.NumContStates = 0;sizes.NumDiscStates = 1;sizes.NumOutputs = 1;sizes.NumInputs = 1;sizes.DirFeedthrough = 1;sizes.NumSampleTimes = 1;sys = simsizes(sizes);str = [];ts = [0 0];endfunction sys = mdlOutputs(t,x,u,param1,param2,param3)Compute the output of the S-functiony = u(1) + param1 * u(1) + param2 * u(1)^2 + param3 * u(1)^3; sys = y;end```在上面的例子中，我们定义了三个参数param1、param2和param3，并在初始化函数和输出函数中使用了这些参数。
matlab中s函数编写心得函数是system Function的简称，用它来写自己的simulink模块。
（够简单吧，^_^，详细的概念介绍大伙看帮助吧）可以用matlab、C、C++、Fortran、Ada等语言来写，这儿我只介绍怎样用matlab语言来写吧（主要是它比较简单）先讲讲为什么要用s函数，我觉得用s函数可以利用matlab的丰富资源，而不仅仅局限于simulink提供的模块，而用c或c++等语言写的s函数还可以实现对硬件端口的操作，还可以操作windows API等的先介绍一下simulink的仿真过程（以便理解s函数），simulink的仿真有两个阶段：一个为初始化，这个阶段主要是设置一些参数，像系统的输入输出个数、状态初值、采样时间等；第二个阶段就是运行阶段，这个阶段里要进行计算输出、更新离散状态、计算连续状态等等，这个阶段需要反复运行，直至结束。
在matlab的workspace里打edit sfuntmpl(这是matlab自己提供的s函数模板)，我们看它来具体分析s函数的结构。
它的第一行是这样的：function[sys,x0,str,ts]=sfuntmpl(t,x,u,flag)先讲输入与输出变量的含义：t是采样时间，x是状态变量，u是输入（是做成simulink模块的输入）,flag是仿真过程中的状态标志（以它来判断当前是初始化还是运行等）；sys 输出根据flag的不同而不同（下面将结合flag来讲sys的含义），x0是状态变量的初始值，str是保留参数（mathworks公司还没想好该怎么用它，嘻嘻，一般在初始化中将它置空就可以了,str=[])，ts是一个1×2的向量，ts(1)是采样周期，ts(2)是偏移量。
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case0,[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;flag=0表示处于初始化状态，此时用函数mdlInitializeSizes进行初始化，此函数在sfuntmpl.m的149行我们找到他，在初始化状态下，sys是一个结构体，用它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（直接贯通我的理解是输入能%直接控制输出）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*ux(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。
