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以编程方式运行仿真

您可以通过两种方法以编程方式仿真模型:

  • 通过 sim 命令。

  • 通过运行按钮

使用 sim 命令执行仿真时,可以使用命令行对仿真执行操作。使用 Run 按钮执行仿真意味着您可以使用 Simulink® UI 与仿真进行交互,以执行任何其他操作。下表详细说明了这两种方法之间的差异。

操作sim 命令仿真Run 按钮仿真
允许的交互级别
开始仿真。sim 命令 set_param(mdl,'SimulationCommand','Start') / Run
停止仿真在命令行中执行 Ctrl-C

set_param(mdl,'SimulationCommand','Stop')/ Stop

暂停仿真是。set_param(mdl,'SimulationCommand','Pause') / Pause
当仿真运行时,MATLAB 提示符可用
仿真运行时示波器更新是,但在 Rapid Accelerator 模式下除外
仿真步进器是,但在 Rapid Accelerator 模式下除外
条件暂停是,但在 Rapid Accelerator 模式下除外
仿真运行时端口值显示可用?
支持仿真调速
支持 TimeOut 选项
错误处理MATLAB 异常,除非 CaptureErrors 为 on向诊断查看器报告

sim 命令仿真

通过使用指定的方法来指定参数值,您可以用 sim 函数以编程方式仿真模型。除运行模型仿真外,您还可以使用 sim 命令来启用仿真超时、捕获仿真错误并在仿真完成时访问仿真元数据。

指定参数名称-值对组

此示例说明如何以名称-值对组形式指定参数,从而以编程方式进行模型仿真。

使用指定为连续的名称-值对组的参数值进行 vdp 模型仿真。

simOut = sim('vdp','SimulationMode','normal','AbsTol','1e-5',...
            'SaveState','on','StateSaveName','xout',...
            'SaveOutput','on','OutputSaveName','yout',...
 'SaveFormat', 'Dataset');
outputs = simOut.get('yout')
outputs = 

  Simulink.SimulationData.Dataset
  Package: Simulink.SimulationData

  Characteristics:
              Name: 'yout'
    Total Elements: 2

  Elements:
    1 : 'x1'
    2 : 'x2'

  -Use get or getElement to access elements by index or name.
  -Use addElement or setElement to add or modify elements.

您在 Normal 模式下进行模型仿真,并为求解器误差指定绝对容差。sim 函数返回 SimOut,它是一个 Simulink.SimulationOutput 对象,其中包含所有的仿真输出(记录的时间、状态和信号)。sim 函数不会将仿真值返回到工作区。

绘制输出信号值对时间的图。

x1 = (outputs.get('x1').Values);
x2 = (outputs.get('x2').Values);
plot(x1); hold on;
plot(x2);
title('VDP States')
xlabel('Time'); legend('x1','x2')

Plot of the vdp simulation

启用仿真超时

如果您在一个循环中运行多个仿真并使用可变步长求解器,可以考虑使用 simtimeout 参数。如果某个仿真因为某种原因中止或开始执行非常小的时间步,该仿真将超时。然后,可以运行下一个仿真。

N = 100;
simOut = repmat(Simulink.SimulationOutput, N, 1);
for i = 1:N
		simOut(i) = sim('vdp', 'timeout', 1000);
end

捕获仿真错误

如果发生错误导致仿真停止,您可以在仿真元数据中查看错误。在这种情况下,sim 会在仿真输出对象中捕获遇到错误之前的仿真数据,以便您对仿真进行某些调试,而不用重新运行仿真。要启用此功能,请使用 sim 函数的 CaptureErrors 参数。

simOut = sim('my_model', 'CaptureErrors', 'on');
simOut.getSimulationMetadata.ExecutionInfo
ans = 

  struct with fields:

               StopEvent: 'DiagnosticError'
         StopEventSource: []
    StopEventDescription: 'Division by zero in 'my_model/Divide''
         ErrorDiagnostic: [1×1 struct]
      WarningDiagnostics: [0×1 struct]

这种方法的另一个好处是仿真错误不会导致 sim 停止。因此,假设您在 for 循环中使用 sim,此循环中的后续迭代仍会继续运行。

访问仿真元数据

此示例说明如何在仿真完成之后访问仿真元数据。您可以运行任何类型的仿真并访问其元数据。

此示例对采用名称-值对组形式指定参数值的模型进行仿真。运行仿真。

simOut = sim('vdp','SimulationMode','normal','AbsTol','1e-5',...
            'SaveState','on','StateSaveName','xoutNew',...
            'SaveOutput','on','OutputSaveName','youtNew',...
 'SaveFormat', 'StructureWithTime');

访问 ModelInfo 属性,其中包含有关模型和求解器的基本信息。

simOut.getSimulationMetadata.ModelInfo
ans = 

  struct with fields:

                  ModelName: 'vdp'
               ModelVersion: '1.6'
              ModelFilePath: 'C:\MyWork'
                     UserID: 'User'
                MachineName: 'MyMachine'
                   Platform: 'PCWIN64'
    ModelStructuralChecksum: [4×1 uint32]
             SimulationMode: 'normal'
                  StartTime: 0
                   StopTime: 20
                 SolverInfo: [1×1 struct]
            SimulinkVersion: [1×1 struct]
                LoggingInfo: [1×1 struct]

检查求解器信息。

simOut.getSimulationMetadata.ModelInfo.SolverInfo
ans = 

  struct with fields:

           Type: 'Variable-Step'
         Solver: 'ode45'
    MaxStepSize: 0.4000

查看仿真的时间信息,例如仿真的开始时间和完成时间,以及仿真初始化、执行和终止所用的时间。

simOut.getSimulationMetadata.TimingInfo
ans = 

  struct with fields:

          WallClockTimestampStart: '2016-06-17 10:26:58.433686'
           WallClockTimestampStop: '2016-06-17 10:26:58.620687'
    InitializationElapsedWallTime: 0.1830
         ExecutionElapsedWallTime: 1.0000e-03
       TerminationElapsedWallTime: 0.0030
             TotalElapsedWallTime: 0.1870

为仿真添加说明。

simOut=simOut.setUserString('Results from simulation 1 of 10');
simOut.getSimulationMetadata
ans = 

  SimulationMetadata with properties:

        ModelInfo: [1×1 struct]
       TimingInfo: [1×1 struct]
    ExecutionInfo: [1×1 struct]
       UserString: 'Results from simulation 1 of 10'
         UserData: []

您还可以使用 UserData 属性添加您自己的自定义数据。

Run 按钮仿真

对于交互式仿真,您可以使用 set_paramget_param。使用 set_paramget_param,您可以检查正在运行的仿真的状态,并通过使用模块回调来控制仿真的执行。

控制和检查仿真的状态

以下示例说明如何使用 set_param 来控制和检查仿真的状态。set_param 允许您动态更新变量以及将数据记录变量写入工作区。

开始仿真。

set_param('vdp','SimulationCommand','start')

如果您使用 set_param'start' 参数启动仿真,则必须使用 'stop' 参数来停止仿真。不使用 'stop' 参数会导致仿真仅在完成后才停止。

暂停、继续和停止仿真。

set_param('vdp','SimulationCommand','pause')
set_param('vdp','SimulationCommand','continue')
set_param('vdp','SimulationCommand','stop')

当您使用 set_param 暂停或停止仿真时,仿真不会立即执行命令。您可以使用 set_paramstop 命令后开始仿真以及在暂停命令后继续进行仿真。Simulink 首先完成不可中断的工作,例如求解器的求解步骤以及 set_param 命令之前的其他命令。然后才会按照 set_param 命令的指示启动、暂停、继续或停止仿真。

检查仿真的状态。

get_param('vdp','SimulationStatus')

软件将返回 'stopped''initializing''running''paused''compiled''updating''terminating''external'(与 Simulink Coder™ 产品一起使用)。

要在仿真运行时动态更新已更改的工作区变量,请使用 update 命令。

set_param('vdp','SimulationCommand','update')

将所有数据记录变量写入基础工作区。

set_param('vdp','SimulationCommand','WriteDataLogs')

使用回调自动执行仿真任务

当您对模型执行各种操作(例如启动、暂停或停止仿真)时,将执行回调。您可以使用回调来执行 MATLAB® 脚本或其他 MATLAB 命令。有关详细信息,请参阅针对自定义模型行为的回调模块回调参数

此示例说明如何使用模型 StartFcn 回调在仿真开始之前自动执行 MATLAB 代码。

编写在模型中查找 Scope 模块的 MATLAB 脚本,并在仿真模型时在前台打开这些模块。将脚本保存在当前文件夹中。

% openscopes.m 
% Brings scopes to forefront at beginning of simulation.

blocks = find_system(bdroot,'BlockType','Scope');

% Finds all of the scope blocks in the top level of your
	% model. To find scopes in subsystems, provide the subsystem
	% names. Type help find_system for more on this command.

for i = 1:length(blocks)
  set_param(blocks{i},'Open','on')
end

% Loops through all of the scope blocks and brings them
	% to the forefront.

为模型设置 StartFcn 参数以调用 openscopes 脚本。

set_param('my_model','StartFcn','openscopes')

另请参阅

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