matlab中s-function的编写教学内容
第九章 MATLAB S-函数PPT
4.回调函数mdlDerivatives
下述语句的含义是：sys表示状态的导数，如 x (x1x2 x3...xn )T，则 sys (sys(1)sys(2)...sys(n))T .
其中 sys(i) x (i = 1,2,…,n)； 等号右边的“[]”表示导数的表达式。
sys = [];
7.回调函数mdlGetTimeOfNextVarHit
下述语句的含义是，sampleTime表示采样步长，sys表示下一步的采样时间， t+sampleTime的位置为下一步采样时间的表达式，这里表示下一步的采样时间 为在当前采样时间的基础上增加1秒。
sampleTime = 1;
sys = [];
9.3.2 编写方法
本小节主要针对9.3.1节中模板的各部分加以详细解释。编写S-函数就是根据需求， 用相应的代码去代替模板中对应部分的代码。
1.函数声明 第一行“function[sys,x0,str,ts] = sfuntmpl(t,x,u,flag)”是函数的声明。 同时完整的函数声明如下所示： [sys,x0,str,ts] = sfunc(t,x,u,flag,p1,…,pn) 其中p1,…,pn为S-函数模块的参数。
end
function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes
sizes = simsizes;
sizes.NumContStates = 0;
sizes.NumDiscStates = 0;
sizes.NumOutputs = 0;
第9章 S-函数
S-函数，即S-Function，是system-function的缩写。说得简单，S-函数就是用MATLAB所 提供的模型不能完全满足用户，而提供给用户自己编写程序来满足自己要求模型的接口。
s-function的用法
S-function（系统函数）是Simulink的一种自定义函数，它允许用户在Simulink模型中扩展功能，以满足对实现复杂算法的需求。
要使用S-function，用户需要编写一个用C、C++或Matlab编写的文件，定义输入、输出、状态变量以及所需的功能。
S-function的主要用法如下：1. 创建S-function文件：创建用C、C++或Matlab编写的S-function文件。
这个文件将包含所有需要定义的系统函数。
文件名必须与S-function名称匹配。
2. 在S-function文件中声明输入输出变量以及参数：在S-function文件中，需要声明输入、输出变量、状态变量以及参数。
这样Simulink会知道如何处理S-function。
3. 实现函数的功能：在S-function文件中，需要根据算法需求实现所需功能。
这可以包括初始化、信号处理、状态更新等各种操作。
4. 将S-function添加到Simulink模型中：在Simulink中，从Library Browser中找到"User-Defined Functions"类别，并将其中的S-Function模块拖到模型中。
5. 配置S-function模块：双击添加到模型中的S-Function模块，在S-function name框添加您的S-function文件的名称。
还可以在Parameters框中输入参数，如果需要的话。
6. 连接S-function模块：在模型中连接S-function模块的输入和输出端，根据系统需求设置传递信号。
完成上述步骤后，可以运行模型，并查看S-function的运行结果。
总之，S-function的用法主要可以分为编写S-function文件、在Simulink模型中添加S-function 模块这两个部分。
通过实现自定义的功能、参数及输入输出变量，用户可以在Simulink环境中使用S-function完成复杂算法的实现。
《MATLAB的S-Function编写指导》
Simulink®
基于模型与基于系统的设计
n 建模 n 仿真 n 实现
S-Function 的编写
Version 5
目录
S-FUNCTION 概述 .................................................................................................................................... 1
定义 S-FUNCTION 块特性..................................................................................................................... 22 处理 S-FUNCTION 参数......................................................................................................................... 22 M 文件的 S-FUNCTION 范例................................................................................................................. 23
matlab中s-function的参数设置,初始化设置,中文介绍,例子详细
s函数一下是s函数的介绍函数是system Function的简称，用它来写自己的simulink模块。
（够简单吧，^_^，详细的概念介绍大伙看帮助吧）可以用matlab、C、C++、Fortran、Ada 等语言来写，这儿我只介绍怎样用matlab语言来写吧（主要是它比较简单）先讲讲为什么要用s函数，我觉得用s函数可以利用matlab的丰富资源，而不仅仅局限于simulink提供的模块，而用c或c++等语言写的s函数还可以实现对硬件端口的操作，还可以操作windows API等的先介绍一下simulink的仿真过程（以便理解s函数），simulink的仿真有两个阶段：一个为初始化，这个阶段主要是设置一些参数，像系统的输入输出个数、状态初值、采样时间等；第二个阶段就是运行阶段，这个阶段里要进行计算输出、更新离散状态、计算连续状态等等，这个阶段需要反复运行，直至结束。
在matlab的workspace里打edit sfuntmpl(这是matlab自己提供的s函数模板)，我们看它来具体分析s函数的结构。
它的第一行是这样的：function [sys,x0,str,ts]=sfuntmpl(t,x,u,flag)先讲输入与输出变量的含义：t是采样时间，x是状态变量，u是输入（是做成simulink模块的输入）,flag是仿真过程中的状态标志（以它来判断当前是初始化还是运行等）；sys输出根据flag的不同而不同（下面将结合flag来讲sys 的含义），x0是状态变量的初始值，str是保留参数（mathworks公司还没想好该怎么用它，嘻嘻，一般在初始化中将它置空就可以了,str=[])，ts是一个1×2的向量，ts(1)是采样周期，ts(2)是偏移量。
下面结合sfuntmpl.m中的代码来讲具体的结构：switch flag, %判断flag，看当前处于哪个状态case 0,[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;flag=0表示处于初始化状态，此时用函数mdlInitializeSizes进行初始化，此函数在 sfuntmpl.m的149行我们找到他，在初始化状态下，sys是一个结构体，用它来设置模块的一些参数，各个参数详细说明如下size = simsizes;%用于设置模块参数的结构体用simsizes来生成sizes.NumContStates = 0;%模块连续状态变量的个数sizes.NumDiscStates = 0;%模块离散状态变量的个数sizes.NumOutputs = 0;%模块输出变量的个数sizes.NumInputs = 0;%模块输入变量的个数sizes.DirFeedthrough = 1;%模块是否存在直接贯通（直接贯通我的理解是输入能 %直接控制输出）sizes.NumSampleTimes = 1;%模块的采样时间个数，至少是一个sys = simsizes(sizes); %设置完后赋给sys输出举个例子，考虑如下模型：dx/dt=fc(t,x,u) 也可以用连续状态方程描述：dx/dt=A*x+B*ux(k+1)=fd(t,x,u) 也可以用离散状态方程描述：x(k+1)=H*x(k)+G*u(k)y=fo(t,x,u) 也可以用输出状态方程描述：y=C*x+D*u设上述模型连续状态变量、离散状态变量、输入变量、输出变量均为1个，我们就只需改上面那一段代码为：（一般连续状态与离散状态不会一块用，我这儿是为了方便说明）sizes.NumContStates=1;sizes.NumDiscStates=1;sizes.NumOutputs=1;sizes. NumInputs=1;其他的可以不变。
matlab中S_function编程
S函数编辑流程及相关1. S函数模板编辑环境进入：在MATLAB主界面中直接输入：edit sfuntmpl即可弹出S函数模板编辑的M文件环境，修改即可。
在MATLAB主界面中直接输入：sfundemos，即可调出S函数的许多编程例子。
2. S函数模板的相关基础：1)M文件S函数的引导语句为：txfpusysFunction[pxstrtsflag,,12,...),,,0,],(,S函数默认的四个输入参数：t ,x ,u ,flagS函数默认的四个输出函数：sys ,x0 ,str ,ts各个参数的含义如下：T ：代表当前的仿真时间，该输入决定了下一个采样时间；X ：表示状态向量，行向量，引用格式：X(1),X(2)U ：表示输入向量;Flag ：控制在每一个仿真阶段调用哪一个子函数的参数，由SIMULINK在调用时自动取值；Sys ：通用的返回变量，返回的数值决定Flag值，mdlUpdates 里：列向量，引用格式：Sys(1,1),Sys(2,1)；mdlOutputs里：行向量，引用格式：Sys =x.X0 ：初始的状态值；列向量，引用格式：X0=[ 0；0；0 ]Str ：空矩阵，无具体含义；Ts ：包含模块采样时间和偏差的矩阵。
[period, offset]当Ts为-1时，表示与输入信号同采样周期。
2)S函数工作方式：Flag = 0时，调用mdlInitializeSizes函数，定义S函数的基本特性，包括采样时间，连续或者离散状态的初始条件和Sizes 数组；Flag = 1时，调用mdlDerivatives函数，计算连续状态变量的微分方程；求所给表达式的等号左边状态变量的积分值的过程。
Flag = 2时，调用mdlUpdate函数，用于更新离散状态，采样时间和主时间步的要求；Flag = 3时，调用mdlOutputs函数，计算S函数的输出；Flag = 4时，调用mdlGetTimeOfNextVarHit函数，计算下一个采样点的绝对时间，这个方法仅仅是使用户在mdlInitializeSize 里说明一个可变的离散采样时间；Flag = 9时，调用mdlTerminate函数，实现仿真任务的结束。
sfunction使用方法
sfunction使用方法在matlab命令行中输入 edit sfuntmpl ，可以打开S-function的模板，里面对S-function的函数和变量作用均作了介绍。
S-function的基础是现代控制理论的状态定义，使用S-function需具备现代控制理论的基本知识为什么要有S-function•因为matlab中的模块太过标准化，无法满足多变的应用和调试需求，在以下情况下，S-function可以很方便的对系统进行建模。
•控制或受控系统具有复杂时变特性•控制系统在控制过程中自我迭代，存在需要保留和记录的变量•控制系统的输出较为复杂，难以用function和m-function表示•系统在生成、运行或结束时需要执行特殊操作S-function属性窗口介绍•S-function name ：S-function的名字，随便写，自己认识即可•S-function parameters：S-function的模块参数，默认为空•S-function modules ：S-function的模块，无需修改，采用系统默认模块即可也就是说，这三个参数，只需要修改第一个参数为模块命名即可•点击Edit，可以进入S-function的代码编辑界面S-function内部函数介绍•[sys,x0,str,ts] = functionName(t,x,u,flag) 这是函数的总入口，收到信号后，首先进入这个函数.这个函数包含一个switch语句，根据情况进入不同的子函数•[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeS izes; S-function进行基本的设置，具体参数会在后面进行介绍。
相当于构造函数•sys=mdlDerivatives(t,x,u); 该函数仅在连续系统中被调用，用于产生控制系统状态的导数•sys=mdlUpdate(t,x,u); 该函数仅在离散系统中被调用，用于产生控制系统的下一个状态•sys=mdlOutputs(t,x,u); 产生（传递）系统输出•sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) 获得下一次系统执行（next hit）的时间，该时间为绝对时间此函数仅在采样时间数组中指定变量离散时间采样时间[-2 0]时会被调用。
matlab中的sfunction的用法(C语言)
}
#define MDL_INITIALIZE_CONDITIONS
/* Change to #undef to r
emove function */
#if defined(MDL_INITIALIZE_CONDITIONS)
static void mdlInitializeConditions(SimStruct *S)//暂时不管
*y2 = ssGetOutputPortSignal(S,1);
y1[0]=u[0]*para1[0]+u[1]*para2[0];
y2[0]=u[1]*para3[0]+u[0]*para1[0];
}
#define MDL_UPDATE /* Change to #undef to remove function
[原创]matlab 每日一贴(仿真函数篇二)S－Function
在 User-Defined Function 里面还有 matlab function 模块，这个模块支持 matlab 函数和 自定义的函数，缺点就是 input，output 都是一个端口， 模块上不能显示输入输出的 label。 还有 fcn 模块，它支持简易的函数表达式。
matlab的sfunction执行流程
matlab的sfunction执行流程MATLAB的S-Function（System Function）是一种用于扩展Simulink模型功能的强大工具。
S-Function允许用户以C、C++或MATLAB语言编写自定义的动态系统。
以下是S-Function的基本执行流程：1.初始化（Initialization）：•当Simulink模型开始仿真时，S-Function的初始化函数（如mdlInitializeSizes）首先被调用。
在这个阶段，S-Function定义了它的输入和输出数量、离散状态的数量、采样时间等。
•如果S-Function使用工作向量（work vector），它也会在这个阶段被分配。
2.计算采样时间（Compute Sample Times）：•在初始化之后，Simulink会调用S-Function的mdlGetSampleTimes 函数来确定其采样时间。
这对于确定何时调用S-Function的其他函数至关重要。
3.开始仿真（Start of Simulation）：•在仿真开始时，可以调用一个可选的S-Function函数（如mdlStart），用于执行任何需要在仿真开始时执行的初始化或预计算。
4.仿真循环（Simulation Loop）：•在仿真的每个采样点，S-Function的主要功能函数（如mdlOutputs，mdlUpdate，mdlDerivatives）被调用。
▪mdlOutputs：计算S-Function的输出。
▪mdlUpdate：更新S-Function的离散状态。
▪mdlDerivatives：计算S-Function的连续状态导数（对于连续时间系统）。
•根据S-Function的类型（连续、离散或混合）和配置，这些函数可能会被以不同的方式调用。
5.结束仿真（End of Simulation）：•在仿真结束时，可以调用一个可选的S-Function函数（如mdlTerminate），用于执行任何需要在仿真结束时执行的清理操作。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
m a t l a b中s-f u n c t i o n的编写s函数是system Function的简称，用它来写自己的simulink模块。
（够简单吧，^_^，详细的概念介绍大伙看帮助吧）可以用matlab、C、C++、Fortran、Ada等语言来写，这儿我只介绍怎样用matlab语言来写吧（主要是它比较简单）先讲讲为什么要用s函数，我觉得用s函数可以利用matlab的丰富资源，而不仅仅局限于simulink提供的模块，而用c或c++等语言写的s 函数还可以实现对硬件端口的操作，还可以操作windows API等的先介绍一下simulink的仿真过程（以便理解s函数），simulink的仿真有两个阶段：1.初始化：这个阶段主要是设置一些参数，像系统的输入输出个数、状态初值、采样时间等；2.运行阶段：这个阶段里要进行计算输出、更新离散状态、计算连续状态等等。
这个阶段需要反复运行，直至结束。
在matlab的workspace里打edit sfuntmpl(这是matlab自己提供的s函数模板)，我们看它来具体分析s函数的结构。
它的第一行是这样的：function [sys,x0,str,ts]=sfuntmpl(t,x,u,flag) 先讲输入与输出变量的含义：t是采样时间，x是状态变量，u是输入（是做成simulink模块的输入）,flag是仿真过程中的状态标志（以它来判断当前是初始化还是运行等）；sys输出根据flag的不同而不同（下面将结合flag来讲sys 的含义），x0是状态变量的初始值，str是保留参数（mathworks公司还没想好该怎么用它，嘻嘻，一般在初始化中将它置空就可以了,str=[])，ts是一个1×2的向量，ts(1)是采样周期，ts(2)是偏移量。
下面结合sfuntmpl.m中的代码来讲具体的结构：switch flag, %判断flag，看当前处于哪个状态case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;flag=0表示处于初始化状态，此时用函数mdlInitializeSizes进行初始化，此函数在 sfuntmpl.m的149行我们找到他，在初始化状态下，sys是一个结构体，用它来设置模块的一些参数，各个参数详细说明如下：size = simsizes;%用于设置模块参数的结构体用simsizes来生成sizes.NumContStates = 0;%模块连续状态变量的个数sizes.NumDiscStates = 0;%模块离散状态变量的个数sizes.NumOutputs = 0;%模块输出变量的个数sizes.NumInputs = 0;%模块输入变量的个数sizes.DirFeedthrough = 1;%模块是否存在直接贯通（直接贯通我的理解是输入能 %直接控制输出）sizes.NumSampleTimes = 1;%模块的采样时间个数，至少是一个sys = simsizes(sizes); %设置完后赋给sys输出举个例子，考虑如下模型： dx/dt=fc(t,x,u) 也可以用连续状态方程描述：dx/dt=A*x+B*u x(k+1)=fd(t,x,u)也可以用离散状态方程描述：x(k+1)=H*x(k)+G*u(k) y=fo(t,x,u)也可以用输出状态方程描述：y=C*x+D*u设上述模型连续状态变量、离散状态变量、输入变量、输出变量均为1个，我们就只需改上面那一段代码为：（一般连续状态与离散状态不会一块用，我这儿是为了方便说明）sizes.NumContStates=1;sizes.NumDiscStates=1;sizes.NumOutputs=1;siz es.NumInpu ts=1; 其他的可以不变。
继续在mdlInitializeSizes函数中往下看：x0 = []; %状态变量设置为空，表示没有状态变量，以我们上面的假设，可改 %为x0=[0,0](离散和连续的状态变量我们都设它初值为0) str = []; %这个就不用说了，保留参数嘛，置[]就可以了，反正没什么用，可能7.0会给它一些意义ts = [0 0]; %采样周期设为0表示是连续系统，如果是离散系统在下面的mdlGet %TimeOfNextVarHit函数中具体介绍嘻嘻，总算讲完了初始化，后面的应该快了。
在sfuntmpl的106行继续往下看：case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u); flag=1表示此时要计算连续状态的微分，即上面提到的dx/dt=fc(t,x,u)中的dx/dt,找到 mdlDerivatives函数（在193行）如果设置连续状态变量个数为0，此处只需sys=[]; 就可以了（如sfuntmpl 中一样），按我们上述讨论的那个模型，此处改成 sys=fc(t,x(1),u)或sys=A*x(1)+B*u %我们这儿x(1)是连续状态变量，而x(2)是离散的，这儿只用到连续的，此时的输出sys就是微分继续，在sfuntmpl的112行：case 2, sys=mdlUpdate(t,x,u); flag=2表示此时要计算下一个离散状态，即上面提到的x(k+1)=fd(t,x,u)，找到mdlUpdate函数（在206行）它这儿sys=[];表示没有离散状态，我们这而可以改成 sys=fd(t,x(2),u)或sys=H*x(2)+G*u;%sys即为x(k+1) 看来后面几个一两句话就可了，呵呵，在sfuntmpl的118行：case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u); flag=3表示此时要计算输出，即y=fo(t,x,u),找到mdlOutputs函数（在218行），如上，如果sys=[]表示没有输出，我们改成sys=fo(t,x,u)或sys=C*x+D*u %sys此时为输出y 好像快完了，嘻嘻，在sfuntmpl的124行case 4, sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u); flag=4表示此时要计算下一次采样的时间，只在离散采样系统中有用(即上文的mdlInit ializeSizes中提到的ts设置ts(1)不为0) 连续系统中只需在mdlGetTimeOfNextVarHit函数中写上sys=[];这个函数主要用于变步长的设置，具体实现大家可以用edit vsfunc看vsfunc.m这个例子最后一个，在sfuntmpl的130行case 9, sys=mdlTerminate(t,x,u); flag=9表示此时系统要结束，一般来说写上在mdlTerminate函数中写上sys=[]就可，如果你在结束时还要设置什么，就在此函数中写关于sfuntmpl这个s函数的模板讲完了。
s函数还可以带用户参数，下面给个例子，和simulink下的gain模块功能一样，大伙自己看吧，我睡觉去了，累了function [sys,x0,str,ts] = sfungain(t,x,u,flag,gain)switch flag,case 0,sizes = simsizes;sizes.NumContStates = 0;sizes.NumDiscStates = 0;sizes.NumOutputs = 1;sizes.NumInputs = 1;sizes.DirFeedthrough = 1;sizes.NumSampleTimes = 1;sys = simsizes(sizes);x0=[]; str=[]; ts=[0,0];case 3, sys=gain*u;case {1,2,4,9}, sys = [];endSIMULINK s-function的设计 Simulink为用户提供了许多内置的基本库模块，通过这些模块进行连接而构成系统的模型。
对于那些经常使用的模块进行组合并封装可以构建出重复使用的新模块，但它依然是基于Simulink原来提供的内置模块。
而Simulink s-function是一种强大的对模块库进行扩展的新工具。
(一)、s-function的概念s-function是一个动态系统的计算机语言描述，在MATLAB里，用户可以选择用m文件编写，也可以用c或mex文件编写，在这里只给大家介绍如何用m文件编写s-function。
S-function提供了扩展Simulink模块库的有力工具，它采用一种特定的调用语法，使函数和Simulink解法器进行交互。
S-function最广泛的用途是定制用户自己的Simulink模块。
它的形式十分通用，能够支持连续系统、离散系统和混合系统。
(二)、建立m文件s-function1、使用模板文件：sfuntmp1. m 格式： [sys,x0]=function(t,x,u,flag) 该模板文件位于MATLAB根目录下toolbox/simulink/blocks目录下。
模板文件里s-function的结构十分简单，它只为不同的flag的值指定要相应调用的m文件子函数。
比如当flag=3时，即模块处于计算输出这个仿真阶段时，相应调用的子函数为sys=mdloutputs(t,x,u)。
模板文件使用switch语句来完成这种指定，当然这种结构并不唯一，用户也可以使用if语句来完成同样的功能。
而且在实际运用时，可以根据实际需要来去掉某些值，因为并不是每个模块都需要经过所有的子函数调用。
模板文件只是Simulink为方便用户而提供的一种参考格式，并不是编写s-function的语法要求，用户完全可以改变子函数的名称，或者直接把代码写在主函数里，但使用模板文件的好处是，比较方便，而且条理清晰。
使用模板编写s-function，用户只需把s-函数名换成期望的函数名称，如果需要额外的输入参量，还需在输入参数列表的后面增加这些参数，因为前面的4个参数是simulink调用s-function时自动传入的。
对于输出参数，最好不做修改。
接下去的工作就是根据所编s-function要完成的任务，用相应的代码去替代模板里各个子函数的代码即可。
Simulink在每个仿真阶段都会对s-function进行调用，在调用时，Simulink会根据所处的仿真阶段为flag传入不同的值，而且还会为sys这个返回参数指定不同的角色，也就是说尽管是相同的sys变量，但在不同的仿真阶段其意义却不相同，这种变化由simulink自动完成。
m文件s-function可用的子函数说明如下：mdlInitializeSizes(flag=0)：定义s-function模块的基本特性，包括采样时间、连续或者离散状态的初始条件和sizes数组。