MATLAB中S函数编写指南

"S函数是SIMULINK中用于创建自定义模块的一种方式，允许用户利用MATLAB的丰富资源或低级语言如C/C++来扩展SIMULINK的功能。S函数可以处理硬件接口，调用操作系统API等。SIMULINK的仿真分为初始化和运行两个阶段。在编辑MATLAB提供的模板sfuntmpl.m时，可以看到S函数的主要输入输出变量，包括t（采样时间）、x（状态变量）、u（输入）和flag（仿真状态标志）。根据flag的值，sys有不同的意义，例如用于设置模块参数的结构体。在初始化阶段（flag=0），sys通过mdlInitializeSizes函数设置模块大小和参数，包括状态变量x0的初始值、保留参数str和采样周期及偏移量ts。" 在SIMULINK中，S函数是实现特定功能的核心工具，它们提供了一种途径，让用户能够定制自己的动态系统模型，而不局限于预定义的SIMULINK库组件。S函数可以使用MATLAB脚本、C、C++、Fortran或Ada等多种编程语言编写，这为用户提供了极大的灵活性。MATLAB语言编写的S函数相对简单，适合初学者入门。 SIMULINK的仿真过程分为两个主要阶段。首先，初始化阶段（flag=0）用于设置系统参数，如输入输出的数量、状态初值和采样时间。在这个阶段，函数mdlInitializeSizes被调用，它返回一个结构体sys，该结构体包含了关于模型大小和配置的信息。sys包含的simsizes结构体用于设置模块的属性，如输入、输出和状态的大小。 接着是运行阶段，这一阶段会反复执行，直到仿真结束。在这个阶段，S函数会根据flag的值执行不同的任务，例如计算输出、更新离散状态和连续状态。在sfuntmpl.m模板中，flag的其他值可能对应于不同的仿真阶段，每个阶段可能调用不同的函数来处理相应的任务。 S函数的输出变量sys在不同仿真状态下的含义有所不同。在初始化阶段，sys用来设定模块的属性；在运行阶段，sys可能包含计算出的系统输出值。str变量通常在初始化时设为空，而ts是一个包含采样周期和偏移量的向量，用于控制仿真步进。 编写S函数时，用户需要理解SIMULINK的仿真流程，并熟练掌握S函数模板的使用，包括如何根据flag的值来确定当前的仿真状态并执行相应操作。通过编辑和修改sfuntmpl.m，用户可以创建出符合需求的自定义SIMULINK模块，从而扩展了SIMULINK的建模能力。