机电系统设计与仿真

“Stateflow is a Finite State Machine
Stateflow是有限状态机器,通过改变状态，
有限状态反映为事件 (Events)。
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“Stateflow Adds Flow Diagrams to the State Machine”
通过连接 (junction) 把状态流图添加到
同一个源到多目标的节点
到一个共同事件的节点
节点传递举例
8位ADC流程图举例
8位ADC流程图举例
当状态Sensor被执行，且事件UPDATE发生时。从Sensor到节点的 内部传递有效，下一段的条件动作 {start_adc()}被执行，启动ADC。 第二个节点的自循环回路循环检测ADC的状态，当[adc_busy()]为假， 结束自循环。 执行下一段的条件动作{sensorValue=read_adc()},读ADC结果到变量。 如果 [sensorValue<100]，执行Low。如果[sensorValue>200]，执行 High。如果 [200>sensorValue>100]，执行Normal.
状态机器中。
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“Stateflow Simulates its State Machine”
当完成一个 Stateflow 图后，可以对它
进行仿真。发生的事件变成红色。
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“Stateflow Generates Code”
在仿真过程中 Stateflow 产生它自己
的 C-code来仿真状态流图。 用Real-Time Workshop(RTW)工具可以 从Simulink和Stateflow得到代码，并 可以用于其它环境的控制过程。
2 动作Action
1）动作类型 （1）状态动作类型State Action Types
每个State Action后面都跟(:)号，以(;)或者(,)结束。
Entry Actions：进入模块Entry actions第一个被执行。 Exit Actions：当出口条件满足时执行Exit actions。 如果进入后不满足出口条件，则执行During Actions。否 则不执行During Actions，而直接执行Exit actions During Actions：当没有到其它的状态的传递时， During Actions才能被执行。
例：温度控制(stateflow_tempreture.mdl)
要求：对加热器进行定时加热并保证被加热 物体温度不超过30摄氏度。
状态1：加热 — on ;
触发条件：上升沿 — on_switch ;
状态2：停止加热 — off;
触发条件：下降沿 — off_switch ; 初始状态：停止加热 — off; 检测温度：20度、40度 — temp
在有限状态机的描述中，可以设计出从一 个状态到另一个状态转换的条件，在每对相互 可转换的状态下都设计出状态迁移的事件，从 而构造出状态迁移图。
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“Stateflow is Part of Simulink”
在 Simulink中, Stateflow作为其中的
一个模块，用状态流图来表示。
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3. 传递Transition
是连接图形之间的代箭头的连线。它从一个原对象出 发，在一个目的对象终止，箭头代表传递方向。
多向传递
单向传递
1）传递语句说明Transition Label Notation
基本结构 event[condition]{condition_action}/transition_action
Event. 定义什么条件会引起传递发生，当[ off_count==0] 真，从ON传递到OFF。 Condition. [off_count==0] Condition Action. 当条件 [off_count==0] 真，执行 off_count++ Transition Action. 传递的执行结果Light_off
2.3.2. Build a Stateflow Model
通过以下步骤可以建立一个Stateflow模型 1) “Create a Simulink Model” 2) “Create a Stateflow Diagram” 3) “Define Input Events and Input Data 4) “Define the Stateflow Interface 5) “Define Simulink Parameters” 6）“Parse the Stateflow Diagram” 7） “Run a Simulation”
Using the Stateflow Editor
从Add menu 选 Event
设置新的 event’s Properties
双击选定的event 出现 event properties 对话框后设置properties。
从 Scope 选择event 范围(类型) ，包括Local，Input from Simulink，Output to Simulink，Exported，Imported， Trigger，Index，Port，Description，Document Link 等
机电系统设计与仿真
Lecture2.4 Stateflow简介
2.3 Stateflow
Stateflow 是一种与 Simulink 联 合使用的用于控制和管理逻辑的图形设 计开发工具。它用有限状态机理论，为 复杂的系统行为提供清晰的，简明的描 述。
2.3.1 Stateflow 的特点
“Stateflow is Part of Simulink” “Stateflow is a Finite State Machine “Stateflow Adds Flow Diagrams to the State Machine” “Stateflow Simulates its State Machine” “Stateflow Generates Code”
Stateflow 模块
stateflow_temp_event
stateflow_heat_data
2.3.3 语法说明
1 状态语句说明State Label Notation
1） 语句的一般形式
name/
entry: entry actions during: during actions bind: events, data exit: exit actions
2） 定义 Data Using the Stateflow Editor to Add Data 与添加event的 方法相同
Setting
Data Properties 与设置event 的 方法相同
例 试用Stateflow编写机械手
作业空间判断程序。
已知极坐标式两自由度机械手的极角范围为 －90°～＋90°，极半径范围为200～400mm. 解： command为程序运行状态：1--表示工作在轨迹 控制模式，需要作业范围的判断； alarm是报警信号：1--表示超出作业空间； R为给定的极半径；R_min和R_max分别表示最 小极半径和最大极半径； a为极角；a_min和a_max分别表示最小极角和 最大极角；
on event_name: on event_name actions
2） 状态分解(State Decomposition)
OR 状态分解
图中或是A被执行，或是B被执行。当A被执行 时，A1或A2可以在某一时刻被执行。
AND状态分解
图中当A被执行后，A1 A2被同时执行。或 B C 同时被执行。
自传递节点
当A 被执行，事件e 发生，且满足条件 [c1] 时，从A 到B 的传递发生，且执行 a1. 当A 被执行，事件e 发生，且不满足条件 [c1] ( 满足 [~c1] ) 时，从A 到A 的传递发生，且执行 a2.
自回路
在状态 A, 当事件 E发生，从A 向B传递，且执行 {i=0}。 然后执行 {i++;func1()}，直到[i<10] 假。 这里{i=0}为循环确定了初值。由於到B的传递没有条件， 最后结束于B。
状态之间的传递
通过节点的传递
高层状态之间的传递
当OFF被执行，且 Switch_on发生时，ON被执行。 当ON被执行，且Switch_off发生时，OFF 被执行。 这里ON状态是高层次。
自回路传递
缺省传递 Default Transition （1） 去状态的缺省事件
当第一次被激活时，必须决定执行S还是B，因为S 和B是并行的，且没有条件。由於缺省传递指向S，以 此S先被执行。
（2） 传递动作类型Transition Action Types
Event Triggers 在传递标号中，Event triggers是第一个出 现的事件名。不需要用特殊的字符来区分其它 部分。它发出一个确定的事件，使传递开始执 行，提供执行的条件。如果缺省，表示可以无 条件执行。多个事件用或逻辑符 (|) 来分隔。
也可以从状态流图产生代码。
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（2）去节点的缺省事件
4 节点Connective Junctions
有相同条件的情况
有一个不确定条件的情况
满足事件E 时，且 [C_one] 真，A到B被执行。 满足事件E 时，且[C_two] 真，A到C被执行。 满足事件E 时，且[C_one] 和 [C_two] 都假，A到D被执行。
5 事件和数据 Events and Data
1） 定义 Events
事件 是 Stateflow 的对象，用来触发一个行为
Adding Events to the Data Dictionary