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Simulink模型到Modelica模型转换技术作者：董政丁建完来源：《计算机辅助工程》2016年第05期摘要：针对Simulink模型重用到更高阶的Modelica平台上的需求，分析Simulink模型的数学本质和代码表达，以及Modelica对外部函数和外部类的支持，重用Simulink模型转换生成的S-function目标C代码，实现Simulink模型到Modelica模型转换.关键词： Simulink； S-function； Modelica；模型转换中图分类号： TP391.9 文献标志码： B0 引言随着数字化功能样机技术和仿真技术的发展，近几十年来涌现出许多成熟的建模仿真分析工具，并广泛应用于机械、电子、控制等领域中，使得对集机械、电子、液压、控制等多个学科领域子系统于一体的复杂产品的整体系统进行分析成为可能.多年以来，Simulink以其基本模块的易用性和通用性，被广泛应用于控制系统的建模.同时，为满足物理系统建模，MATLAB 官方和第三方均提供多种扩展工具模块，但是实际使用时，扩展工具模块往往难以满足使用需求.越来越多的使用者发现针对复杂物理系统，Simulink存在着建模难度大并且耗费时间多的问题.欧洲学者针对复杂物理系统统一建模，提出多领域统一建模语言——Modelica语言，实现对复杂产品整体统一建模分析，并使之成为复杂系统建模领域的标准.目前，Modelica语言已有较大的发展，针对其开发的标准模型库更是迅猛增长，已覆盖机械、液压、气压、电控、热力和电磁等多个领域，并在欧美汽车、能源、动力、机电、航空和航天等各行业获得成功应用.[1]虽然Modelica的应用已推进复杂物理系统的建模和仿真发展，但是控制系统工程师依然习惯利用Simulink进行控制系统的建模和仿真，而其他设计工程师使用Modelica建立物理系统模型.长期以来，大量的知识已经以Simulink模型的方式累积下来，如果把这些模型用Modelica重写，十分耗费时间和精力.基于Modelica语言在多领域建模和仿真中的广泛应用以及未来发展趋势，可以考虑将控制系统Simulink模型转换成Modelica模型，使系统模型在统一的Modelica平台下进行仿真.有学者提出一种“模块映射”方案，通过在Modelica平台中建立与Simulink基本模块对应的模型库元件，并按照Simulink模型模块和连接关系，用Modelica 元件代替Simulink模块并复现连接关系，实现模型转换.[2-3]这种方案依赖于专门定制的Modelica模型库元件.然而，部分Simulink基本模块，如积分模块等，有多种变形模式，要设计一种Modelica元件与其对应的难度很大.对此，本文提出一种基于Simulink模型代码生成和Modelica外部类和函数接口实现Simulink模型到Modelica模型转换的新方案.1 模型转换原理1.1 Simulink模型描述Simulink模型中包含时间Simulink通常用模块和连接关系表达模型.通过MATLAB提供的代码生成工具RTW （Real-Time Workshop）把模型转换成S-Function目标C代码后，Simulink模型中的数学描述就变成代码描述.Simulink模型转换成C代码后，Simulink模型原有的所有变量信息都保存在SimStruct实例中，SimStruct是S-Function目标C代码中定义的类，代码中还定义用于对SimStruct操作的接口函数.Simulink求解器通过对接口函数的调用，对用C代码描述的Simulink模型进行仿真，仿真流程见图1，仿真主要包含初始化和循环求解2个阶段.初始化阶段由mdlInitializeSizes，mdlStart和mdlInitializeSampleTimes函数实现采样时间、状态向量、输入向量的初始化.在循环求解阶段中，modelOutputs函数用C代码的方式描述关系式1.4 Modelica外部类类是Modelica语言的基本结构元素，是构成Modelica模型的基本单元，类可以包含3种类型：变量、方程和成员类.变量表示类的属性，通常代表某个物理量；方程指定类的行为，表达变量之间的数值约束关系.[1]通常，类定义在Modelica内部，类的变量、方程和成员类均以Modelica语言描述，对内是可见的.Modelica同时支持外部类.外部类一般由C语言定义，对于Modelica相当于一个“黑箱”，只暴露其操作的接口，内部结构完全封闭.外部函数协作完成某一任务时，这些外部函数之间需要传递一些信息的内部存储，外部类的实例就可以表示这种内部存储.在Modelica语言中，外部类同样以class作为关键字，但加上extends ExternalObject关键字修饰，表明从ExternalObject派生，并且仅有3个函数constructor和destructor，分别用于构造和销毁外部实例.外部类实例通常为一个指向某类实例的指针，见图3.定义SimStructPrt外部类并且定义类构造函数.构造函数由外部函数实现，SimStructPrt实例即为指向SimStruct实例的指针.3 结论通过对S-function目标C代码分析和对Modelica外部类及外部函数的研究，实现Simulink模型到Modelica模型的转换，使得Simulink模型可以在Modelica平台下进行仿真.模型转换重用Simulink模型，可以将多年来累积在Simulink模型中的知识重用到更高阶的Modelica平台上，提高工作效率.由于无须依赖定制的模型库，实施起来方便高效，并且由Simulink自带的代码生成工具生成C代码，代码稳定可靠，鲁棒性高.参考文献：[1]赵建军，丁建完，周凡利，等. Modelica语言及其多领域统一建模与仿真机理[J]. 系统仿真学报， 2006， 18（S2）： 570-573. DOI： 10.3969/j.issn.1004-731X.2006.z2.162.ZHAO J J， DING J W， ZHOU F L， et al. Modelica and its mechanism of multi-domain unified modeling and simulation[J]. Journal of System Simulation， 2006， 18（S2）： 570-573. DOI： 10.3969/j.issn.1004-731X.2006.z2.162.[2] DEMPSEY M. Automatic translation of Simulink models into Modelica using Simelica and the AdvancedBlocks library[C]//Proceedings of the 3rd International Modelica Conference. Linkping， 2003.[3] 王岳. 多领域建模仿真平台MWorks的外接工具集成研究[D]. 武汉：华中科技大学，2009.[4] van SCHIJNDEL A W M. A review of the application of SimuLink S-functions to multi domain modelling and building simulation[J]. Journal of Building Performance Simulation， 2014，7（3）： 165-178. DOI： 10.1080/19401493.2013.804122.。
matlab simulink 转换为c代码
MATLAB Simulink是一种广泛使用的图形化建模和仿真工具，可用于设计、模拟和验证动态系统。
当使用Simulink建立模型并完成仿真后，我们可以将Simulink模型转换为C代码，以便在其他平台上进行部署和实际应用。
将Simulink模型转换为C代码，可以通过以下步骤实现：
1. 打开Simulink模型，确保模型已经建立并且可以成功运行。
2. 在Simulink模型中的顶部菜单栏中，选择“Simulation”选项。
3. 从下拉菜单中选择“Configuration Parameters”。
4. 在弹出的对话框中，选择“Code Generation”选项。
5. 在右侧窗格中，可以设置生成C代码的相关选项，如选择生成代码类型、选择生成代码目标等。
6. 调整所需的选项后，点击“OK”以保存设置并关闭对话框。
7. 回到Simulink模型中，点击顶部菜单栏中的“Code”选项。
8. 在下拉菜单中，选择“C/C++ Code”选项。
9. 在弹出的对话框中，选择代码生成的路径和文件名，并点击“Save”以保存设置。
10. 在生成过程完成后，会在指定路径下生成对应的C代码文件和相应的头文件。
这样，我们就成功将Simulink模型转换为C代码。
生成的C代码可以在其他平台上进行编译和部署，用于实际应用中。
注：本文仅讨论了将Simulink模型转换为C代码的简要步骤，实际操作中可能涉及更多细节和特定设置，具体操作可参考Simulink 的文档和教程。
simulink转化为model reference -回复如何将Simulink模型转化为Model Reference一、引言Simulink是MATLAB的一个重要工具箱，用于进行系统建模、仿真和模型基于代码的开发。
在构建复杂系统模型时，将模型拆分为多个模块并分别开发可以提高模型的可读性和可维护性。
而Model Reference是Simulink的一个功能，可以帮助用户将模型分解为可重用的组件，从而简化系统的设计和开发过程。
本文将详细介绍如何将Simulink模型转化为Model Reference，并给出具体的步骤和示例。
二、了解Model Reference在进行Simulink模型转化为Model Reference之前，首先需要了解Model Reference的基本概念和特性。
Model Reference是一种将大型模型分解为可重用的组件的方法，每个组件对应一个独立的Simulink模型。
这些组件可以将模型分离为更小的部分，便于集中精力进行开发和测试。
Model Reference具有以下特性：1. 可重用性：Model Reference可以作为模板，用于构建多个相似的模型。
2. 分层设计：通过将模型分解为多个模块，可以减少系统复杂性，提高可维护性。
3. 代码生成：Model Reference可以方便地生成可独立运行的代码，用于实际的部署和测试。
4. 仿真效率：Model Reference允许并行仿真，从而提高仿真效率。
三、将Simulink模型转化为Model Reference的步骤接下来，将介绍如何将Simulink模型转化为Model Reference的具体步骤。
步骤一：准备工作在将Simulink模型转化为Model Reference之前，需要完成一些准备工作：1. 组织好模型结构：确保模型的层次结构清晰，并且各个模块之间有良好的接口定义。
2. 确保模型可以正常运行：在进行模型转化之前，必须确保模型可以顺利运行，并且输出结果正确。
simulink中convert的用法(一)Simulink中Convert的用法Simulink是一个功能强大的模拟和建模环境，通过它可以进行系统级设计、仿真和构建嵌入式系统。
Convert是Simulink中一个常用的功能，用于将信号从一种数据类型转换为另一种数据类型。
本文将介绍Simulink中Convert的用法，包括以下几个方面：1. Convert的含义Convert用于对信号的数据类型进行转换，例如将模拟信号转换为数字信号、将浮点数转换为整数等。
这对于系统级仿真和控制算法开发非常重要，因为不同的组件和算法可能需要特定的数据类型输入。
2. Convert的函数及参数在Simulink中，Convert可以通过使用相关的函数进行操作。
以下是一些常用的Convert函数及其参数的介绍：•Data type conversion：将信号从一种数据类型转换为另一种数据类型。
参数包括输入信号、目标数据类型等。
•Lookup table：通过查找表将离散输入值转换为对应的输出值。
参数包括输入信号、查找表数据等。
•Data type propagation：自动根据上游信号类型选择输出数据类型。
参数包括输入信号等。
3. Convert的应用场景Convert可以在多个应用场景中使用，下面列举一些常见的应用场景：数据类型转换Convert可以将信号从一种数据类型转换为另一种数据类型，常见的转换包括模拟信号到数字信号的转换、浮点数到整数的转换等。
这在系统级仿真和算法开发中非常常见。
查找表Convert中的查找表功能可以通过提供一张查找表将输入值转换为对应的输出值。
这在控制算法中经常用于实现非线性映射或者将具体数值映射为离散状态。
数据类型传播Convert还可以根据上游信号的数据类型自动选择输出信号的数据类型，这对于设计复杂系统时非常有用。
通过将数据类型传播到整个模型，可以减少手动指定数据类型的工作量。
simulink转换为matlab代码Simulink是一个用于模型驱动设计的工具，可以帮助工程师在Matlab环境中进行系统级建模、仿真和分析。
在Simulink中建立的模型可以通过生成Matlab代码来进一步进行分析和优化。
本文将介绍如何将Simulink模型转换为Matlab代码，以便读者了解如何在Matlab中使用Simulink模型。
打开Simulink并加载您要转换为Matlab代码的模型。
确保模型已经完成并准备好进行转换。
然后，点击Simulink界面上的“Tools”菜单，选择“Model Verification”选项。
在弹出的对话框中，选择“Generate Report”选项，并在下拉菜单中选择“Model to Code”选项。
点击“Generate”按钮，系统将自动生成Matlab代码。
生成的Matlab代码将包括模型中的所有组件和参数设置。
您可以将代码保存为.m文件，以便在Matlab环境中进行加载和修改。
在Matlab中打开生成的代码文件，您将看到与Simulink模型相对应的Matlab脚本。
您可以根据需要修改代码，并在Matlab命令窗口中运行以验证模型的功能。
通过将Simulink模型转换为Matlab代码，您可以更方便地在Matlab中进行模型分析和优化。
您可以使用Matlab的各种工具和函数来进一步处理模型，并与其他Matlab代码集成。
这种转换还可以帮助您更好地理解模型的结构和行为，从而更好地优化系统设计。
将Simulink模型转换为Matlab代码是一个简单而有效的方法，可以帮助工程师更好地利用Matlab的功能来分析和优化系统设计。
通过这种转换，您可以更好地理解和处理模型，提高工作效率并优化系统性能。
希望本文对您有所帮助，谢谢阅读！。
Simulink模型转代码及集成方式一、必要文档的介绍：1、存在Auto_Var_Read.xlsx表格、initfilemaker.m文件、testinit.m文件。
Auto_Var_Read.xlsx表格：用于存放模型中需要用到的数据的初始化大小、格式以及所代表的内容。
initfilemaker.m文件：读取表格中的数据，并生成“testinit.m文件”，并运行“testinit.m 文件”。
testinit.m文件：保存模型中使用到的数据（涉及数据的大小及类型等）。
2、Auto_Var_Read.xlsx表格：“Calibratiables表”的内容是一次性给入的，代码集成之后该数据内容不可更改。
“Run_timeV表”的数据只是初始化给入的，代码集成之后该数据是可以更改的。
“Constants表”的内容代表在模型中是常量，也是集成后数据大小不可改。
二、具体的一些操作介绍：（一）、变量的读入及生成方式：1、双击打开Matalab，打开到目标文件所在位置，如图1所示两处都可以实现。
图12、双击打开“initfilemaker.m”,并运行该文件。
当Command Window出现“ans=1”时，代表初始化完成。
参考图2、3、4、5所示。
（注：若表格的名字变为“Auto_Var_Read1.3.xlsx”，则相应的修改“initfilemaker.m”中代码：Auto_Var_Read.xlsx换成Auto_Var_Read1.3.xlsx。
）图2图3图4图5（二）、Simulink中现有模型一般介绍：1、选择当前关心的模型“Auto.mdl”，并双击打开，如图6所示。
图62、如图7所示，该模型含有12个子模块。
图73、如图8所示，拿子模块Blower_out为例，图中Blower_Normal_Flag是全局变量，而FDEF_MODE是标定量。
不同之处在于框图的样式。
图84、具体的数据类型可以查看testinit.m，也可以在Command Window下，输入变量名回车。
第三章软件环境和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ简介第三章软件环境和ＶｅｒｉｌｏｇＨＤＬ简介３．１软件环境在本课题的设计中主要使用了三种软件工具：ＭＡＴＬＡＢ６．５、ＭｏｄｅｌＳｉｍＳＥ５．８ｄ和１ＳＥ６＇３。
下面对这三种软件作一个简单的介绍。
３．１．１Ｍａｔｈｗｏｒｋｓ的ＭＡＴＬＡＢ６．５ＭＡＴＬＡＢ产品家族是ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司开发的用于概念设计，算法开发，建模仿真，实时实现的集成环境。
由于其完整的专业体系和先进的设计开发思路，使得ＭＡＴＬＡＢ在多种领域都有广阔的应用空间，特别是在ＭＡＴＬＡＢ的主要应用方向一科学计算、建模仿真以及信息工程系统的设计开发上已经成为行业内的首选设计工具，全球现有上千万的使用者ｆ４】。
图３－ｔ显示了ＭＡＴＬＡＢ的基本窗口。
图３．１ＭＡＴＬＡＢ基本窗口电子科技大学硕士论文３．１．１．１ＭＡＴＬＡＢ的功能简介在ＭＡＴＬＡＢ产品家族中，ＭＡＴＬＡＢ工具箱是整个体系的基座，它是一个语言编程型（Ｍ语言）开发平台，提供了体系中其他工具所需要的集成环境（比如Ｍ语言的解释器）。
同时由于ＭＡＴＬＡＢ对矩阵和线性代数的支持使得工具箱本身也具有强大的数学计算能力。
ＭＡＴＬＡＢ产品体系的演化历程中最重要的一个体系变更是引入了ＳＩＭＵＬＩＮＫ，用来对动态系统建模仿真。
其框图化的设计方式和良好的交互性，对工程人员本身计算机操作与编程的熟练程度的要求降到了最低，工程人员可以把更多的精力放到理论和技术的创新上去。
针对控制逻辑的开发，协议栈的仿真等要求，ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司在ＳＩＭＵＬＩＮＫ平台上还提供了用于描述复杂事件驱动系统的逻辑行为的建模仿真工具一Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ，通过Ｓｔａｔｅｆｌｏｗ，用户可以用图形化的方式描述事件驱动系统的逻辑行为，并无缝的结合到ＳＩＭＵＬＩＮＫ的动态系统仿真中。
图３—２展示了ＭＡＴＬＡＢ软件包的层次结构。
图３－２ＭＡⅡＡＢ层次结构在ＭＡＴＬＡＢ／ｓＩＭｕＬＩＮＫ基本环境之上，ＭａｔｈＷｏｒｋｓ公司为用户提供了丰富的扩展资源，这就是大量的Ｔｏｏｌｂｏｘ和Ｂｌｏｃｋｓｅｔ。
simulink转化为model reference -回复Simulink is a powerful tool for modeling and simulating dynamic systems. It offers a variety of features that allow users to design and analyze complex systems in a graphical environment. However, as systems become more intricate, managing the Simulink models can become challenging. This is where model reference comes into play.Model reference is a feature in Simulink that enables the modularization and hierarchical organization of Simulink models. It allows users to divide a large, complex system into smaller, more manageable components called referenced models. These referenced models can be reused, shared, and integrated into larger systems, providing an efficient way to handle complex designs.To convert a Simulink model into a model reference, follow these steps:Step 1: Identifying modular componentsThe first step is to identify parts of the Simulink model that can be modularized. These components should have clear inputs andoutputs and perform a specific function. It is important to ensure that the components are decoupled from each other to allow for independent development and testing.Step 2: Creating referenced modelsOnce the modular components have been identified, create a new Simulink model for each component. This model will serve as the referenced model. Copy or move the necessary blocks from the original model into each referenced model, ensuring that all the required connections are maintained.Step 3: Defining inputs and outputsIn the referenced model, define input and output ports to allow for interaction with other components. Inputs represent signals or data that flow into the referenced model, while outputs represent signals or data that flow out of the referenced model. These ports act as interfaces to connect the referenced model with other parts of the system.Step 4: Creating a top-level modelNext, create a new Simulink model that will serve as the top-level model. This model will act as the container for the referencedmodels. Add the referenced models as subsystem blocks in the top-level model and connect them using the input and output ports defined in the referenced models.Step 5: Parameterizing the referenced modelsTo make the referenced models reusable, it is important to parameterize them. Parameters can be added to the referenced models to allow users to customize the behavior of the models without modifying the model structure itself. This enhances reusability and flexibility.Step 6: Testing and simulationOnce the model reference hierarchy is established, it is crucial to test and simulate the system to ensure that the components interact correctly. Verify that the inputs and outputs are correctly connected, and the system functions as expected. Simulate the system with various test cases to validate its behavior and performance.Step 7: Managing and updating the referenced modelsAs the system evolves, it is necessary to manage and update the referenced models. Any changes made to a referenced model willpropagate to all instances of that model in the top-level model. This ensures consistency and eliminates the need to modify individual instances separately.In conclusion, converting a Simulink model into a model reference hierarchy provides an efficient way to manage complex systems. By modularizing the system into referenced models, it becomes easier to develop, maintain, and reuse different components. Thestep-by-step process outlined above enables users to effectively convert a Simulink model into a model reference structure, enhancing the scalability and reusability of their designs.。
