Fixed-Point State-Space

实现离散时间状态空间

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库：
Simulink / Additional Math & Discrete / Additional Discrete

描述

Fixed-Point State-Space 模块实现由以下方程所描述的系统：

$y (n) = C x (n) + D u (n)$

$x (n + 1) = A x (n) + B u (n)$

其中 u 表示输入，x 表示状态，y 表示输出。这两个方程具有相同的数据类型。

A 必须是 n×n 矩阵，其中 n 是状态的数量。
B 必须是 n×m 矩阵，其中 m 是输入的数量。
C 必须是 r×n 矩阵，其中 r 是输出的数量。
D 必须是 r×m 矩阵。

此外：

状态 x 必须为 n×1 向量。
输入 u 必须为 m×1 向量。
输出 y 必须为 r×1 向量。

此模块接受一个输入并生成一个输出。输入向量的宽度是 B 和 D 矩阵中的列数。输出向量的宽度是 C 和 D 矩阵中的行数。要定义初始状态向量，请使用初始条件参数。

端口

输入

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Port_1 — 输入信号
标量 | 向量 | 矩阵

输入向量，其宽度等于 B 和 D 矩阵中的列数。有关详细信息，请参阅描述。

输出

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Port_1 — 输出信号
标量 | 向量 | 矩阵

输出信号，其宽度等于 C 和 D 矩阵中的行数。有关详细信息，请参阅描述。

参数

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常设

状态矩阵 A — 状态矩阵
`[2.6020 -2.2793 0.6708; 1 0 0; 0 1 0]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

将状态矩阵指定为实数值或复数值 n×n 矩阵，其中 n 是状态的数量。有关矩阵系数的详细信息，请参阅描述。

编程用法

模块参数：A

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'[2.6020 -2.2793 0.6708; 1 0 0; 0 1 0]'

输入矩阵 B — 输入的列向量
`[ 1; 0; 0]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

将输入的列向量指定为实数或复数值 n×m 矩阵，其中 n 是状态的数量，而 m 是输入的个数。有关矩阵系数的详细信息，请参阅描述。

编程用法

模块参数：B

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'[ 1; 0; 0]'

输出矩阵 C — 输出的列向量
`[0.0184 0.0024 0.0055]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

将输出的列向量指定为实数值或复数值 r×n 矩阵，其中 r 是输出的个数，而 n 是状态的数量。有关矩阵系数的详细信息，请参阅描述。

编程用法

模块参数：C

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'[0.0184 0.0024 0.0055]'

直接馈通矩阵 D — 直接馈通矩阵
`[0.0033]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

将直接馈通矩阵指定为实数值或复数值 r×m 矩阵，其中 r 为输出的个数，m 为输入的个数。有关矩阵系数的详细信息，请参阅描述。

编程用法

模块参数：D

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'[0.0033]'

状态的初始条件 — 初始状态向量
`0.0` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

指定状态的初始条件。

限制

初始状态不能为 inf 或 NaN。

编程用法

模块参数：X0

类型：字符向量

值：标量 | 向量 | 矩阵

默认值：'0.0'

信号属性

内部计算的数据类型 — 内部计算的数据类型
`fixdt('double')` （默认） | 数据类型字符串

指定模块用于内部计算的数据类型。

编程用法

模块参数：InternalDataType

类型：字符向量

值：数据类型字符串

默认值：'fixdt('double')'

状态方程 AX+BU 的定标 — 状态方程的定标
`2^0` （默认） | 标量

指定状态方程 AX+BU 的定标。

编程用法

模块参数：StateEqScaling

类型：字符向量

值：标量

默认值：'2^0'

输出方程 CX+DU 的定标 — 输出方程的定标
`2^0` （默认） | 标量

指定输出方程 CX+DU 的定标。

编程用法

模块参数：OutputEqScaling

类型：字符向量

值：标量

默认值：'2^0'

锁定输出数据类型设置以防止被定点工具更改 — 防止定点工具覆盖数据类型
`off` （默认） | `on`

选中此选项将锁定此模块的输出数据类型设置，从而防止通过定点工具和定点顾问进行更改。有关详细信息，请参阅Use Lock Output Data Type Setting (Fixed-Point Designer)。

编程用法

模块参数：LockScale

类型：字符向量

值：'off' | 'on'

默认值：'off'

整数舍入模式 — 定点运算的舍入模式
向下（默认） | 向上 | 收敛 | 最邻近值 | 舍入 | 最简 | 零

指定定点运算的舍入模式。有关详细信息，请参阅舍入 (Fixed-Point Designer)。

编程用法

模块参数：RndMeth

类型：字符向量

默认值：'Floor'

发生溢出时饱和处理为最大值或最小值 — 溢出操作的方法
`off` （默认） | `on`

当您选中此复选框时，溢出将饱和处理为数据类型可表示的最大值或最小值。否则，溢出将绕回。

如果选中此复选框，饱和将应用于模块中的每个内部操作，而不仅仅应用于输出或结果。一般情况下，代码生成进程可以检测到何时不可能发生溢出。在这种情况下，代码生成器不会生成饱和代码。

编程用法

模块参数：DoSatur

类型：字符向量

值：'off' | 'on'

默认值：'off'

模块特性

数据类型	`Boolean^a` \| `double` \| `fixed point` \| `integer` \| `single`
直接馈通	`否`
多维信号	`否`
可变大小信号	`是`
过零检测	`否`
^a 建议不要将此模块用于布尔信号。

扩展功能

C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

HDL 代码生成
使用 HDL Coder™ 为 FPGA 和 ASIC 设计生成 VHDL、Verilog 和 SystemVerilog 代码。

HDL Coder™ 提供影响 HDL 实现和综合逻辑的额外配置选项。

HDL 架构

此模块具有一个默认 HDL 架构。

HDL 模块属性

如果在矩阵乘法模式下使用该模块，可以指定 DotProductStrategy。此设置决定您是要通过使用加法器和乘法器树来实现矩阵乘法，还是使用 Multiply-Accumulate 模块实现。默认值为 Fully Parallel。

注意

使用 Native Floating Point 模式时，DotProductStrategy 必须设置为 Fully Parallel。

有关详细信息，请参阅DotProductStrategy (HDL Coder)。

通用
ConstrainedOutputPipeline	通过移动设计中现有延迟的方式来放置在输出端的寄存器的数量。分布式流水线处理不会重新分发这些寄存器。默认值为 `0`。有关详细信息，请参阅ConstrainedOutputPipeline (HDL Coder)。
DSPStyle	乘法器映射的综合属性。默认值为无。另请参阅DSPStyle (HDL Coder)。
InputPipeline	要在生成的代码中插入的输入流水线阶段数。分布式流水线处理和受限输出流水线处理可以移动这些寄存器。默认值为 `0`。有关详细信息，请参阅InputPipeline (HDL Coder)。
OutputPipeline	要在生成的代码中插入的输出流水线阶段数。分布式流水线处理和受限输出流水线处理可以移动这些寄存器。默认值为 `0`。有关详细信息，请参阅OutputPipeline (HDL Coder)。

Fixed-Point State-Space

描述

端口

输入

Port_1 — 输入信号 标量 | 向量 | 矩阵

输出

Port_1 — 输出信号 标量 | 向量 | 矩阵

参数

常设

状态矩阵 A — 状态矩阵 [2.6020 -2.2793 0.6708; 1 0 0; 0 1 0] （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

编程用法

输入矩阵 B — 输入的列向量 [ 1; 0; 0] （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

编程用法

输出矩阵 C — 输出的列向量 [0.0184 0.0024 0.0055] （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

编程用法

直接馈通矩阵 D — 直接馈通矩阵 [0.0033] （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

编程用法

状态的初始条件 — 初始状态向量 0.0 （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

限制

编程用法

信号属性

内部计算的数据类型 — 内部计算的数据类型 fixdt('double') （默认） | 数据类型字符串

编程用法

状态方程 AX+BU 的定标 — 状态方程的定标 2^0 （默认） | 标量

编程用法

输出方程 CX+DU 的定标 — 输出方程的定标 2^0 （默认） | 标量

编程用法

锁定输出数据类型设置以防止被定点工具更改 — 防止定点工具覆盖数据类型 off （默认） | on

编程用法

整数舍入模式 — 定点运算的舍入模式 向下 （默认） | 向上 | 收敛 | 最邻近值 | 舍入 | 最简 | 零

编程用法

发生溢出时饱和处理为最大值或最小值 — 溢出操作的方法 off （默认） | on

编程用法

模块特性

扩展功能

C/C++ 代码生成 使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

HDL 代码生成 使用 HDL Coder™ 为 FPGA 和 ASIC 设计生成 VHDL、Verilog 和 SystemVerilog 代码。

定点转换 使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。

版本历史记录

另请参阅

主题

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Port_1 — 输入信号
标量 | 向量 | 矩阵

Port_1 — 输出信号
标量 | 向量 | 矩阵

状态矩阵 A — 状态矩阵
`[2.6020 -2.2793 0.6708; 1 0 0; 0 1 0]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

输入矩阵 B — 输入的列向量
`[ 1; 0; 0]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

输出矩阵 C — 输出的列向量
`[0.0184 0.0024 0.0055]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

直接馈通矩阵 D — 直接馈通矩阵
`[0.0033]` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

状态的初始条件 — 初始状态向量
`0.0` （默认） | 标量 | 向量 | 矩阵

内部计算的数据类型 — 内部计算的数据类型
`fixdt('double')` （默认） | 数据类型字符串

状态方程 AX+BU 的定标 — 状态方程的定标
`2^0` （默认） | 标量

输出方程 CX+DU 的定标 — 输出方程的定标
`2^0` （默认） | 标量

锁定输出数据类型设置以防止被定点工具更改 — 防止定点工具覆盖数据类型
`off` （默认） | `on`

整数舍入模式 — 定点运算的舍入模式
向下（默认） | 向上 | 收敛 | 最邻近值 | 舍入 | 最简 | 零

发生溢出时饱和处理为最大值或最小值 — 溢出操作的方法
`off` （默认） | `on`

C/C++ 代码生成
使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

HDL 代码生成
使用 HDL Coder™ 为 FPGA 和 ASIC 设计生成 VHDL、Verilog 和 SystemVerilog 代码。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。