Matlab/Simulink-S-function函数（MATLAB版本2020a）

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我是靠谱客的博主阔达裙子，这篇文章主要介绍Matlab/Simulink-S-function函数（MATLAB版本2020a），现在分享给大家，希望可以做个参考。

一、S函数简介

二、分功能讲解各case下功能

三、实例应用

一、S函数简介

system functions，是一种系统函数，可以实现连续、离散、混合系统仿真。

模块适合场合

	S-Function	通常用来实现Level-1的函数，MATLAB语言
	Level-2 MATLAB S-Function	比S-Function功能更强大，推荐使用Level-2,使用函数调用功能
	S-Function Builder	使用C语言或者C++语言

双击S-Function Examples，可以看到几种类型的栗子~

关于MATLAB file S-functions 中包括Level-1 和Level-2一般选用Level-2。

Level-2库函数，是不能更改的，需要另存为--

二、分功能讲解各case下功能

虽然推荐Level2，但是，栗子，栗子是Level1，因为这个栗子比较好理解，Level2流程都是一样滴。

将库文件另存为level1_Example.m文件。

输入输出参数及注意事项如下：

S函数主体为Switch函数，通过flag标志位来对函数进行功能区分。

switch flag，

case0：系统初始化

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%主体函数
switch flag,

%初始化 flag=0

case 0，

[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes;

%%%%%%%%%%%%%系统调用子函数mdlInitializeSizes。
%%%%%然后我们就直接JUMP到这个被调用的子函数了~~%%%%%%%


%%%%%被调用子函数mdlInitializeSizes,对就是下面这个，懵逼……
输出参数和系统输出参数一致，但是我们%%
%%%%%本来就是要给系统初始化，不一致，就见了鬼了，但是这个只在初始化执行一次！
[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes;

sizes = simsizes;  %数组赋值

sizes.NumContStates  = 0;  %连续状态数量
sizes.NumDiscStates  = 0;   %离散状态数量
sizes.NumOutputs     = 0;  %输出个数
sizes.NumInputs      = 0;  %输入个数
sizes.DirFeedthrough = 1;  %是否含有反馈[没有反馈只有前馈1，如果有反馈设置为0]
sizes.NumSampleTimes = 1;   % 定义采样时间，至少需要一种采样时间

sys = simsizes(sizes); %结构体数组，将包装好的数组，返回给function函数sys，完成sys初始化

x0  = [];%系统初始状态，没有则为空

str = [];%保留参数，永远为空

ts  = [0 0];%初始化采样时间矩阵，包括采样时间，采样时间偏移值，连续系统[0 0]

simStateCompliance = 'UnknownSimState';%没有必要修改，保持默认即可

后面 flag=1，就进入case1子功能

case1：对相应的输入量进行微分操作

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case 1,
    sys=mdlDerivatives(t,x,u);

%%%%JUMP一下%%%%%%

function sys=mdlDerivatives(t,x,u)  %x:状态量，u：输入量，
%如果不存在状态量x，则求微分没有意义，让输出值等于空即可

sys = [];

%%%如果有相应的状态量，则需要写自己写代码…………自己写。
%%%这里就是我们需要更改的地方

case2：对相应的输入量进行更新Update操作

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case 2,
    sys=mdlUpdate(t,x,u);%%%状态更新函数
%%%%%%重复一下JUMP……PPP

function sys=mdlUpdate(t,x,u)
sys = [];
%%%Yammm……，不存在微分的话，就不需要更新

case3：对相应的输出量进行操作

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case 3,
    sys=mdlOutputs(t,x,u);

%%%%%%%%%这也如出一辙%%%%%%%%%
function sys=mdlOutputs(t,x,u)

sys = [];

%%%如果对输出没有操作就不用动，end!!!TT

case4：对相应的输出量进行操作

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case 4,
    sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);%%%只针对离散系统

%%%%%再跨越一下，虽然后面还有一跳%%%%%%%%%%%%%%%快捷键：CTRL+D%%%

%%%%GOOD NEWs:如果是连续系统可以直接Delete！！！

function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)

sampleTime = 1;    % 采样时间间隔
sys = t + sampleTime; %

后面的case5-9就不重要了，只要你case了5-8就有问题了。

case9：函数结束后，清理需要清理的现场（划掉），是数据或者状态或释放内存。

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case 9,
    sys=mdlTerminate(t,x,u);

%%%%%%%最后一跃了%%%%%%
function sys=mdlTerminate(t,x,u)
sys = [];
%%%看你想清理啥了……一般来说，这个函数没啥用

三、实例应用

实现一个简单y=k*u功能，Q一下流程

再用不到的case均被删除后，我们得到一个简短的代码：

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function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = level1_Example(t,x,u,flag,gain)%需要一个k,增加一个变量gain...
%
% The following outlines the general structure of an S-function.
%
switch flag,

%初始化
  case 0,
    [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes;

%输出
  case 3,
    sys=mdlOutputs(t,x,u,gain);%%在这里也要增加gain
  case {1 2 4 9}  %%%这几种情况，对于这个功能都用不到，可以返回空
    sys=[];
  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  % Unexpected flags %
  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  otherwise
    DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag));

end

%=============================================================================
% mdlInitializeSizes
% 初始化
%=============================================================================
%
function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes

sizes = simsizes;
sizes.NumContStates  = 0;
sizes.NumDiscStates  = 0;
sizes.NumOutputs     = 1;
sizes.NumInputs      = 1;
sizes.DirFeedthrough = 1;
sizes.NumSampleTimes = 1;   % at least one sample time is needed

sys = simsizes(sizes);
x0  = [];
str = [];
ts  = [0 0];
simStateCompliance = 'UnknownSimState';

%=============================================================================
% mdlOutputs
% 输出
%=============================================================================
%
function sys=mdlOutputs(t,x,u,gain)%%%这里也要＋gain

sys = gain*u;
% end mdlOutputs

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function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = level1_Example(t,x,u,flag,gain)%需要一个k,增加一个变量gain...
%
% The following outlines the general structure of an S-function.
%
switch flag,

  %初始化
  case 0,
    [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes;

  %输出
  case 3,
    sys=mdlOutputs(t,x,u,gain);%%在这里也要增加gain
  case {1 2 4 9}  %%%这几种情况，对于这个功能都用不到，可以返回空
    sys=[];
  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  % Unexpected flags %
  %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
  otherwise
    DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag));

end

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% mdlInitializeSizes
% 初始化
%=============================================================================
%
function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes

sizes = simsizes;
sizes.NumContStates  = 0;
sizes.NumDiscStates  = 0;
sizes.NumOutputs     = 1;
sizes.NumInputs      = 1;
sizes.DirFeedthrough = 1;
sizes.NumSampleTimes = 1;   % at least one sample time is needed

sys = simsizes(sizes);
x0  = [];
str = [];
ts  = [0 0];
simStateCompliance = 'UnknownSimState';

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% mdlOutputs
% 输出
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%
function sys=mdlOutputs(t,x,u,gain)%%%这里也要＋gain

sys = gain*u;
% end mdlOutputs