s函数的介绍
simulink的s函数
simulink的s函数Simulink是一种广泛使用的MATLAB工具箱，用于建模、仿真和分析复杂的系统。
S函数是Simulink中最常用的自定义函数之一，它允许用户使用C或C++编写自己的代码，并将其集成到Simulink模型中。
本文将介绍S函数的基本概念、使用方法和注意事项，并提供一个全面详细的函数示例。
一、S函数概述1.1 S函数定义S函数是一种特殊类型的Simulink块，它允许用户使用C或C++编写自己的代码，并将其嵌入到Simulink模型中。
S函数可以执行各种任务，例如数据处理、控制算法实现、硬件接口等。
1.2 S函数分类根据功能和实现方式，S函数可以分为以下几类：（1）输入输出型：用于处理输入信号并生成输出信号。
（2）状态存储型：用于存储状态变量，并在每个时间步骤更新状态变量。
（3）参数传递型：用于传递参数值给其他块或子系统。
（4）事件触发型：在特定条件下触发某些事件或操作。
1.3 S函数优点相对于其他类型的Simulink块，S函数具有以下优点：（1）可定制性高：用户可以根据需要编写自己的代码，实现各种功能。
（2）计算速度快：由于S函数使用C或C++编写，因此可以利用底层硬件资源，提高计算速度。
（3）适用范围广：S函数可以处理各种类型的数据和信号，并与其他Simulink块无缝集成。
二、S函数使用方法2.1 S函数创建在Simulink中创建S函数的步骤如下：（1）打开Simulink模型（2）从“Simulink库浏览器”中选择“User-Defined Fun ctions”类别（3）选择“S-Function”块并拖动到模型中2.2 S函数参数设置在创建S函数后，用户需要设置一些参数以定义其行为。
常见的参数包括：（1）输入端口数和数据类型（2）输出端口数和数据类型（3）状态变量数和数据类型（4）参数变量数和默认值2.3 S函数代码编写完成参数设置后，用户需要编写自己的代码以实现所需功能。
s 函数入门精讲
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：第一个为初始化，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*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;sizes.NumInputs=1;其他的可以不变。
C语言编写S函数方法
S函数（system function）是模块的核心，是完成功能实现的关键。
S函数的编写可以使用多种程序语言，其中M语言是最常用的，同时也是最简单的。
在运用M语言进行s函数编写的时候，可以调用MATLAB提供的函数，简化了开发过程。
但是如果要与其他进程通讯或驱动外部硬件接口，则要调用API函数，这样就需要用C语言来开发S函数。
较M语言的开发，C语言开发S函数更具有灵活性，但是相对复杂一些。
C语言写S函数，顾名思义，运用C语言语法，依照S函数格式要求，最后在MATLAB中MEX命令编译，编译成功既得函数。
S函数格式可简单看成：初始化、采样时间设定、系统输出、结束四个部分。
对应的函数分别为mdlInitializeSizes()、mdlInitializeSampleTimes()、mdlOutputs()、mdlTerminate()。
这四个函数是一个S函数必不可少的，缺少任何一个在编译的时候都无法通过，输出信息会提示哪个函数没有写。
一个最基本的C语言S函数模版如下：#define S_FUNCTION_NAME name#define S_FUNCTION_LEVEL 2#include “simstruc.h”Static void mdlInitializeSizes(SimStruct *S){}Static void mdlInitializeSampleTimes(SimStruct *S){}Static void mdlOutputs(SimStruct *S,int_T tid){}Static void mdlTerminate(SimStruct *S){}#ifdef MATLAB_MEX_FILE#include “Simulink.c”#else#include “cg_sfun.h”#endifS函数的运行依托于Simulink，Simulink的运行是采用循环方式，计算各采样时间点的系统状态得到的，由此可理解S函数，在初始化之后，S函数也通过循环完成输出状态计算。
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函数介绍
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：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。
与S-函数相关的一些术语
1.仿真例程(Routines)Simulink在仿真的特定阶段调用对应的S-函数功能模块(函数)，来完成不同的任务，如初始化、计算输出、更新离散状态、计算导数、结束仿真等，这些功能模块(函数)称为仿真例程或者回调函数(call back functions)。
下表列出了S-函数例程函数和对应的仿真阶段。
mdlInitialization 初始化mdlGetTimeofNextVarHit 计算下一个采样点mdlOutput 计算输出mdlUpdate 更新离散状态mdlDerivatives 计算导数mdlTeminate 结束仿真2.直接馈通(Direct feedthrough)直接馈通意味着输出或可变采样时间与输入直接相关。
在如下的两种情况下需要直接馈通：(1)某一时刻的系统输出y中包含某一时刻的系统输入u。
(2)系统是一个变采样时间系统(variable sample time system)且采样时间计算与输入u相关。
正确设置馈通标志(feedthrough flag)是非常重要的，因为这不仅关系到系统模型中系统模块的执行顺序，还关系到对代数环的检测与处理。
3.采样时间和偏移量(Sample time & offsets)采样时间在离散时间系统内控制采样时间间隔，偏移量则用于延时采样时间点(sample time hits)。
它们有如下的关系：time=(n*sample_time_value)+offset_time其中n表示第n个采样点。
Simulink在每一格采样点上调用mdlOutput和mdlUpdate例程。
对于连续时间系统采样时间和偏移量的值应该设置为零。
采样时间按还可以继承自驱动模块、目标模块或者系统最小采样时间，这种情况下采样时间值应该设置为-1，或者INHERITED_SAMPLE_TIME。
4.动态输入(Dynamically sized inputs)S-函数支持动态可变维数的输入。
ctime_s函数
ctime_s函数ctime_s函数是一个C语言中的时间函数，用于获取当前时间并将其表示为字符串形式。
该函数的使用可以帮助程序员在编程过程中获取当前时间，以便进行时间相关的操作和计算。
在本文中，我们将详细介绍ctime_s函数的用法和注意事项。
ctime_s函数的原型如下：```cchar* ctime_s(const time_t* time, rsize_t maxsize);```该函数接受一个time_t类型的指针参数和一个表示字符串最大长度的rsize_t类型参数，并返回一个指向表示当前时间的字符串的指针。
使用ctime_s函数的第一步是包含相关的头文件：```c#include <time.h>```接下来，我们可以使用该函数来获取当前时间并将其表示为字符串。
例如：```ctime_t current_time;time(¤t_time);char time_string[26];ctime_s(time_string, sizeof(time_string), ¤t_time);```上述代码中，我们首先定义了一个time_t类型的变量current_time，并使用time函数获取当前时间的值。
然后，我们定义了一个字符串数组time_string，用于存储表示当前时间的字符串。
最后，我们调用ctime_s函数将当前时间转换为字符串，并将结果存储在time_string中。
需要注意的是，ctime_s函数在将时间转换为字符串时，会自动添加换行符'\n'。
因此，如果不需要换行符，我们可以通过替换'\n'来去除。
例如：```ctime_string[strlen(time_string) - 1] = '\0';```上述代码中，我们通过将字符串最后一个字符替换为'\0'来去除换行符。
s形曲线的函数
s形曲线的函数S形曲线（Sigmoid Curve）是一个经济学模型，也被应用于业务管理中。
它是一种呈现出“S”形状的函数，为了说明一个系统或者一个组织的生命周期。
S形曲线通常被用来说明一个组织，一个产品或者一项技术的演变过程。
S形曲线可以被用来展示一个系统的发展历程，它可以被分为三个阶段：起始阶段、成长阶段和衰退阶段。
1. 起始阶段在这个阶段，创新性的想法被提出，组织正处于初创阶段，事业也开始起步。
它有着巨大的希望、兴奋和热情，但它也有着困难和挑战。
在这个阶段，组织往往需要大量的资源，包括人员、设备和支持，以建立更稳定的基础。
2. 成长阶段在这个阶段，组织已经建立了自己的基础，开始进入极具生气勃勃的发展阶段。
这里收入增长，市场份额不断提高，同时也要应对越来越复杂的组织和市场环境。
在这个阶段，组织需要不断的学习和适应，同时优化自身的业务模式和流程。
如此，组织才能保持竞争优势，并将其转化为与发展相称的盈利。
3. 衰退阶段在这个阶段，市场份额逐渐收缩，收入下降。
从顾客、员工到资源，都变得紧缺。
在这个阶段，组织需要采取一些积极的措施，以巩固老客户和发掘新机会。
如果组织不适应并采取措施，它会面临崩溃的风险。
正如君子曰：“十年树木，百年树人。
”组织要有信念、长远视野和敏锐的判断力，才能应对市场的变化和困难。
总S字曲线所描述的阶段远不止三个。
随着时间的推移和市场的变化，每个组织都会经历不同的周期，但它们中的大多数都会遵循S曲线的基本原则。
只有正确地理解和适应这些变化，才能帮助组织在竞争环境中保持持续发展。
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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*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;sizes.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mdlUpd ate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 = []; end 做好了s函数后，simulink--user-defined function下拖一个S-Function到你的模型，就可以用了在simulink----user-defined function还有个s-Function Builder，他可以生成用c语言写的s函数在matlab的workspace下打sfundemos，可以看到很多演示s函数的程序。