Simulink环境下S Function编写指南

"S Function编写指导" S Function是Matlab Simulink环境中的一种自定义功能模块，允许用户根据特定需求编写自己的系统行为模型。这种功能强大且灵活，可以用来实现Simulink库中未包含的复杂算法或硬件接口。本指南将详细介绍如何在Simulink中编写和使用S Function。 S-FUNCTION概述： S-Function是Simulink中的特殊组件，用于扩展Simulink的功能，使得用户能够用C、C++、Fortran、Ada等编程语言来定义系统的数学模型。S-Functions可以在模型中以黑盒的形式出现，提供高度定制的仿真和实现功能。 在模型中使用S-FUNCTION： S-Functions可以在Simulink模型中作为独立的块存在，与其他Simulink标准块进行交互。它们可以接收输入信号，产生输出信号，并可能有内部状态。用户可以通过S-Function实现非线性动态系统、自定义控制算法或者特定硬件的接口。 向S-Function传递参数： 用户可以通过端口参数、静态参数和动态参数三种方式向S-Function传递信息。端口参数通过输入/输出端口传递数据，静态参数在编译时确定，而动态参数则在运行时可变。 S-FUNCTION的工作原理： Simulink块的数学关系基于微分方程和算子，而S-Function的工作则更底层，它直接处理仿真过程中的每一步。仿真过程包括初始化、时间步更新和输出计算。S-Function回调程序如`simulink_sfun`是S-Function的核心，它包含了这些过程的具体实现。 S-FUNCTION的实现： S-Function有两种主要实现方式：M-文件和MEX文件。M-文件S-Function使用Matlab脚本语言编写，易于调试但效率较低。MEX文件S-Function是编译后的C/C++代码，执行速度快，但需要编译环境。 MEX文件与M-文件的S-function比较： MEX文件S-Function比M-文件更快，因为它们是编译后的二进制代码。然而，MEX文件的编写和调试通常比M-文件复杂，需要设置编译器和链接器选项。 S-FUNCTION的概念： - 直接馈通：S-Function可以直接将输入信号传递到输出，无需任何计算，适用于简单信号传递。 - 动态维矩阵：S-Function支持动态大小的矩阵，可以适应不同输入尺寸的变化。 - 设置采样时间和偏移量：S-Function允许用户自定义采样时间和仿真时间偏移，以适应不同采样策略的系统。 编写M-S-FUNCTION： 编写M文件S-Function涉及定义S-Function参数、输出和块特性，以及处理参数的回调函数。示例包括简单的输入输出处理，连续状态系统，离散状态系统，混合系统以及变步长系统。 使用C语言编写S-FUNCTION： C/C++ S-Function（CMEX）提供了更高的性能，通过S-Function Builder工具可以自动生成S-Function模板。配置生成的S-Function包括设置头文件路径，指定数据属性，选择库，定义输出和连续/离散更新等行为。 通过以上内容，用户可以全面了解S Function的编写方法和应用，从而在Simulink环境中构建更加复杂和定制化的系统模型。