1. 问题描述

假定有一个simulink仿真任务，需要针对同一个参考设置、同一个控制对象，运行两种控制算法，以比较算法效果。这时，你可以

• （1） 分别建立两个simulink模型，包括相同的参考、对象，不同的控制算法，然后两个模型分别仿真，并记录数据，一起绘图。
• （2）建立一个simulink模型，包括参考、对象，两种控制算法（如两个控制模块blocks, 组成一个subsystem），设置该subsytem为variant subsystem; 写一个运行脚本（.m文件），脚本中通过控制可变子系统的运行控制表达式，来实现simulink两种算法的分步运行和综合比较。

2. 实现原理

如下图中是一个subsystem, 当鼠标浮于下图中1时，会出现Variant expression model，说明这是一个可变子系统，即 variant subsystem，包含的Subsystem blocks 或者 Model blocks 是可变的，或者运行时包含的子系统模块或模型模块是可以变化和选择的！

• variant subsystem block 中最多只允许有一个子系统或模块同时运行。
• VSB 被预先配置为包含两个子系统块，用于作为Variant子系统的选择（即选择哪个来运行）。一个VSB可以包含子系统和模型块（model blocks）的混合。还可以包括Inport、Outport和Connection Port块。
• 如果内部是两个model blocks，则子系统成为variant model block (VMB)。
• VSB或VMB都与一个定义在global workspace中的variant control相关联，它来决定哪个variant system (subsystem or blocks)是活动的。
• variant control可以是条件表达式 (a Simulink.Variant object specifying a condition expression)，或默认变量。评估结果为true的Variant control 确定活动的Variant system。
• 在仿真过程中，Simulink®禁用variant subsystem的非活动端口。
• 如果VSB->Outport block中选择了Specify output When source is unconnected选项时，可以指定一个非真值（任意指定）作为其输出。

3. 方法例子

前面的图是一个VSB，里面包含了两个variant subsystem，如下图，两个子系统是两种控制算法，具有相同的输入和输出。

在Simulink总模型界面，

• 建立一个variant subsystem（如下图）。本例已经建立如前述的VSB子系统。

• 点击model explorer (下图中1)，打开界面（下图中2）；

• 左侧面板点击VSB（即下图中3：Lane Following Controller）;

• 右侧面板中出现VSB的block parameters (下图中4)；

• 在下图5处选择默认方式，即variant control mode为’expression’；

• 在下图6和7处，分别选择两个variant subsystem的可变控制表达式（选项如何设置见下文），即当表达式为true时，激活（active）该模块，否则禁止(disable)该模块

• 在主程序控制脚本中，可通过设置全局变量（本例中为controller_type）来激活不同的模块，实现分步运行。

% First, simulate the model using nonlinear MPC. To do so, set
% |controller_type| to |1|.
controller_type = 1;% variant subsystem or variant model, set the Expression
sim(mdl) % simulink running the first block
logsout1 = logsout;
% Second, simulate the model using adaptive MPC. To do so, set
% |controller_type| to |2|.
controller_type = 2; % variant subsystem or variant model, set the Expression
sim(mdl) % simulink running the second block
logsout2 = logsout;
-

难点： 如何设置VSB的控制变量？

• 为了可以对VSB的控制变量选择进行编程，Simulink通过Simulink.Variant object，来与每个可选的模块进行联系。
• Simulink.Variant objects 在 MATLAB® global workspace 中创建，该对象包括属性名’Condition’, 它是一个表达式，其值是一个二值型，如果为true则可使联系的child subsystem激活
• 例如，定义如下代码：可以在 global workspace 中创建一个 Simulink.Variant object ，即 VSS_LINEAR_CONTROLLE，其中创建参数 (‘VSS_MODE==1’) 定义了该联系的variant何时被激活。然后，在Variant Subsystem dialog中, 可以将某个child subsystem 与VSS_LINEAR_CONTROLLER 对象联系起来。
• 通过编程一下代码（in the global workspace）可以激活 VSS_LINEAR_CONTROLLER 联系的child subsystem （variant）

 VSS_LINEAR_CONTROLLER=Simulink.Variant('VSS_MODE==1');
VSS_MODE=1

• 第二种简单方法：可以直接在VSB->右键单击block parameters直接修改variant control expression
  

4. 总结

• VSB 或 VMB的两个子系统是排他的关系，每次仿真时只有一个是生效的，它由某个变量(global workspace)来控制。
• 每次模型加载时，会在基础工作区创建variant control变量。

5. 参考文献

可变子系统模块：

https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/slref/variantsubsystem.html

可变子系统示例：

https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/examples/variant-subsystems.html

最后

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