Question

利用matlab M文件编写S函数的问题

其中根据软件自带的程序模版修改了一段程序，实现的是simulink里的gain模块的功能，其中代码如下：
function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfungain(t,x,u,flag,gain)

switch flag,

case 0,
[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes;
case 1,
sys=mdlDerivatives(t,x,u);
case 2,
sys=mdlUpdate(t,x,u);
case 3,
sys=mdlOutputs(t,x,u);
case 4,
sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);
case 9,
sys=mdlTerminate(t,x,u);
otherwise
DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag));
end
function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes

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];

simStateCompliance = 'UnknownSimState';
function sys=mdlDerivatives(t,x,u)
sys = [];
function sys=mdlUpdate(t,x,u)
sys = [];
function sys=mdlOutputs(t,x,u)
sys =gain*u;
function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)
sampleTime = 1;
sys = t + sampleTime;
function sys=mdlTerminate(t,x,u)
sys = [];
然后搭建simulink环境，选择一个常熟值作为输入u，然后在S函数里将M文件与其连接，然后在S函数中对S-function parameters进行赋值运行后提示错误说没有定义gain这个变量，可是我在查找资料的过程中发现根本不用定义啊，请高人解释下怎么回事，谢谢

Answer 1

1. 函数的函数头

函数的第一行：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, 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

2. 函数分析

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;
// 解释说明
flag=0表示当前处于初始化状态，此时调用函数mdlInitializeSizes进行初始化，此函数在该文件的第149行定义. 其中的参数sys是一个结构体，它用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
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, 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 = []; %保留参数, 置[]就可以了, 没什么用
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mdlGetTimeOfNextVarHit函数中具体介绍

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193行的函数mdlDerivatives, 如果设置连续状态变量个数为0, 此处只需sys=[]就可以了, 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

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, 它这儿sys=[]表示没有离散状态, 我们这儿可以改成sys=fd(t,x(2),u)或sys=H*x(2)+G*u;%sys即为x(k+1)

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218行的mdlOutputs函数. 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

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mdlInitializeSizes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

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，就在此函数中写完了.

Answer 2

双击你的S-FUNCTION模块后在s-function parameters 中填上一个确定的数，就是你要讲gain定义为的确切数字。另外，sys=mdlOutputs(t,x,u);改为sys=mdlOutputs(t,x,u，gain);

Answer 3

所有的t x u 后面都加gain ...可以ctrl+F替换比较方便，，，你试试我是菜鸟。。刚学没多久

Answer 4

当然要定义gain了~~~

Answer 5

所有输出函数改成function sys=mdlOutputs(t,x,u，gain)