Question

simulink中的s函数

我用simulink搭建了一个模块，用到了s函数，用来实现以下功能：对于一个给定的连续信号u，输出y(t)=(u(t)+u(t+T)+u(t+2*T)+u(t+3*T)+u(t+4*T)+u(t+5*T)+u(t+6*T)+u(t+7*T)+u(t+8*T)+u(t+9*T))/10,其中T是采样时间（T=0.1s），其主要目的是使有噪声的信号u变的平滑，请问实现这一功能如何用s函数实现，并希望能附带必要的解释，谢谢
我用simulink搭建了一个模块，用到了s函数，用来实现以下功能：对于一个给定的连续信号u，输出y(t)=(u(t)+u(t+T)+u(t+2*T)+u(t+3*T)+u(t+4*T)+u(t+5*T)+u(t+6*T)+u(t+7*T)+u(t+8*T)+u(t+9*T))/10,其中T是采样时间（T=0.1s），请问实现这一功能如何用s函数实现，并希望能附带必要的解释，谢谢

Answer 1

　　S-函数是系统函数(System Function)的简称，是指采用非图形化的方式(即计算机语言，区别于Simulink的系统模块)描述的一个功能块。用户可以采用MATLAB代码，C，C++，FORTRAM或Ada等语言编写S-函数。S-函数由一种特定的语法构成，用来描述并实现连续系统、离散系统以及复合系统等动态系统；S-函数能够接受来自Simulink求解器的相关信息，并对求解器发出的命令作出适当的响应，这种交互作用非常类似于Simulink系统模块与求解器的交互作用。一个结构体系完整的S-函数包含了描述动态系统所需的全部能力，所有其他的使用情况都是这个结构体系的特例。往往S-函数模块是整个Simulink动态系统的核心。
　　根据S-函数代码使用的编程语言，S-函数可以分成M文件S-函数（即用MATLAB语言编写的S-函数）、C语言S-函数、C++语言S-函数、Ada语言S-函数以及Fortran语言S-函数等。通过S-函数创建的模块具有与Simulink模型库中的模块相同的特征，它可以与Simulink求解器进行交互，支持连续状态和离散状态模型。
　　S-函数作为与其他语言相结合的接口，可以使用这个语言所提供的强大能力。例如，Matlab语言编写的S-函数可以充分利用MATLAB所提供的丰富资源，方便地调用各种工具箱函数和图形函数；使用C语言编写的S-函数可以实现对操作系统的访问，如实现与其他进程的通信和同步等。
　　用户可能会有如下的疑问：Simulink已经提供了大量的内置的系统模块，并且允许用户自定义模块，那么为何还要使用S-函数呢？诚然，对于大多数动态系统仿真分析语言，使用Simulink提供的模块即可实现，而无需使用S-函数。但是，当需要开发一个新的通用的模块作为一个独立的功能单元时，使用S-函数实现则是一种相当简便的方法。另外，由于S-函数可以使用多种语言编写，因此可以将已有的代码结合进来，而不需要在Simulink中重新实现算法，从而在某种程度上实现了代码移植。此外，在S-函数中使用文本方式输入公式、方程，非常适合复杂动态系统的数学描述，并且在仿真过程中可以对仿真进行更精确的控制。
　　简单的来说，用户可以从如下的几个角度来理解S-函数：
　　(1) S-函数为Simulink的“系统”函数。
　　(2)能够响应Simulink为求解器命令的函数。
　　(3)采用非图形化的方法实现一个动态系统。
　　(4)可以开发新的Simulink模块。
　　(5)可以与已有的代码相结合进行仿真。
　　(6)采用文本方式输入复杂的系统方程。
　　(7)扩展Simulink功能。M文件S-函数可以扩展图形能力，C MEX S-函数可以提供与操作系统的接口。
　　(8)S-函数的语法结构是为实现一个动态系统而设计的(默认用法)，其他S-函数的用法是默认用法的特例(如用于显示目的)。

Answer 2

function [sys,x0,str,ts] = filter(t,x,u,flag)

switch flag,
case 0,
[sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes; %调用初始化函数
case 2,
sys=mdlUpdate(t,x,u); %调用离散函数
case 3,
sys=mdlOutputs(t,x,u); %调用输出函数
case {1,4,9},
sys=[];
otherwise
error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);
end

function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes %定义10个离散变量及初值，1个输入，1个输出
sizes = simsizes;
sizes.NumContStates = 0;
sizes.NumDiscStates = 10;
sizes.NumOutputs = 1;
sizes.NumInputs = 1;
sizes.DirFeedthrough = 1;
sizes.NumSampleTimes = 1;
sys = simsizes(sizes);
x0=[0 0 0 0 0 0 0 0 0 0];%依次用来保存u(t)到u(t-9T)
str = [];
ts = [1e-4];

function sys=mdlUpdate(t,x,u)
for i=9:-1:1
x(i+1)=x(i);%每调用依次s-function，则将x中的数值向右移动，为计算做准备
end
x(1)=u(1);
sys=x;

function sys=mdlOutputs(t,x,u)
sys=sum(x)/10;%计算平均值