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MATLAB Function 模块在 Simulink 中实现 MATLAB 函数

MATLAB Function 模块使您能够使用 MATLAB® 语言在 Simulink® 模型中定义自定义函数。MATLAB Function 模块支持从 Simulink Coder™ 和 Embedded Coder® 生成 C/C++ 代码。

在以下情况下使用这些模块:

  • 您有现有 MATLAB 函数可用于对自定义功能进行建模,或您可以轻松创建这样的函数。

  • 您的模型需要在 Simulink 图形语言中没有或无法捕获的自定义功能。

  • 您发现使用 MATLAB 函数对自定义功能建模比通过使用 Simulink 模块图建模更容易。

  • 要建模的自定义功能不包括连续或离散的动态状态。要对动态状态建模,请使用 S-Function。请参阅创建和配置 MATLAB S-Function

MATLAB Function 模块计算均值和标准差

此示例从包含 MATLAB Function 模块的模型开始,并指导您如何自定义该模块来计算值向量的均值和标准差。

打开模型

模型 call_stats_block1 包括一个空的 MATLAB Function 模块和示例所需的模块。打开模型。

MATLAB Function 模块进行编程

为模块编程,以计算值向量的均值和标准差。

  1. 双击 MATLAB Function 模块以打开 MATLAB Function 模块编辑器MATLAB Function 模块编辑器中出现一个默认函数,其中有两个变量:一个输入参数和一个输出参数。

    this image shows the MATLAB Function Block Editor after it has been opened from the call_stats_block1 model. It includes a default function.

  2. 通过编辑函数声明语句定义函数输入和输出:

    function [mean, stdev] = stats(vals)
    

    此语句定义一个名为 stats 的函数,该函数包含三个变量。该语句定义一个输入参数 vals 以及两个输出参数 meanstdev

  3. 在函数声明语句后的新行中,添加以下代码:

    % Calculates a statistical mean and a standard
    % deviation for the values in vals.
    
    len = length(vals);
    mean = avg(vals,len);
    stdev = sqrt(sum(((vals-avg(vals,len)).^2))/len);
    plot(vals,"-+");
    
    function mean = avg(array,size)
    mean = sum(array)/size;
    
  4. 退出模块。该模块会更新端口名称。函数输出 meanstdev 对应于模块输出端口 meanstdev,函数输入 vals 对应于模块输入端口 vals

  5. 完成与 MATLAB Function 模块的连接,如下图所示。

    This shows connected signals between the blocks established in the previous image.

  6. 将模型另存为 call_stats_block2

检查 MATLAB Function 模块变量的属性

您可以检查和管理 MATLAB Function 模块中变量的属性。请参阅Create and Define MATLAB Function Block Variables。在此示例中,验证输入参数 vals 是否继承其类型和大小属性:

  1. 双击 MATLAB Function 模块。

  2. 打开符号窗格和属性检查器。在函数选项卡中,点击编辑数据

    符号窗格在名称列中显示变量名称。类型列确定函数参数端口分配以及它在函数声明语句中出现的位置。在此示例中,vals 分配给输入端口。meanstdev 分配给输出端口。如果您更改任一变量的类型条目,函数声明语句也会随之更改。

  3. 检查 vals 的属性。在符号窗格中,点击 vals 对应的行。属性检查器会更新以显示 vals 的属性。作用域属性与类型列匹配。

    只有部分属性可以继承:大小单位复/实性类型。变量表示它们在以下情况下继承这些属性:大小-1单位inherit复/实性为“继承”以及类型为 “Inherit:Same as Simulink”,即可指定继承。在此示例中,vals大小类型使用这些值。

通过在符号窗格中选择其他 MATLAB Function 模块变量来检查它们。

默认情况下,新定义的输入和输出变量继承其大小、单位、复/实性和类型。如果希望变量使用特定的大小、单位或类型,可以显式指定这些属性。例如,在大小属性中输入 [2 3] 以将变量指定为 2×3 矩阵。有关详细信息,请参阅定义和修改变量数据类型指定 MATLAB Function 模块变量的大小

编译函数

MATLAB Function 模块中输入代码后,可以检查代码中是否有错误并编译函数。请参阅调试 MATLAB Function 模块

当您编译模型时,MATLAB 使用编译器来编译您的 MATLAB function 模块代码。如果您的系统上安装了多个受 MATLAB 支持的编译器,您可以使用 mex -setup 命令更改默认编译器。请参阅更改默认编译器。要查看支持的编译器列表,请打开支持和兼容的编译器,点击与您的操作系统对应的选项卡,找到 Simulink 产品系列表,并转至适用于模型引用、加速模式、快速加速模式和 MATLAB Function 模块列。

在 Simulink 中,点击运行以仿真模型。软件在编译模型时会编译 MATLAB Function 模块,并将数据从函数输出到两个 Display 模块。

为代码生成准备模块

要从包含 MATLAB Function 模块的模型中生成独立的 C/C++ 代码,请使用 Simulink Coder 或 Embedded Coder。

选择支持仿真编译和代码生成编译的编译器

要查看支持的编译器列表,请打开支持和兼容的编译器,点击与您的操作系统对应的选项卡,找到 Simulink 产品系列表,并转至 Simulink Coder 列。

MATLAB Function 模块生成代码

如果您有 Simulink Coder 或 Embedded Coder 许可证,可以从模型生成代码。要生成代码,请执行以下操作:

  1. call_stats_block2 模型中,双击 MATLAB Function 模块。

  2. 打开 Simulink Coder 或 Embedded Coder。

  3. C 代码选项卡上,选择编译以编译示例模型。

    如果出现与“变步长”求解器相关的错误,请打开“配置参数”窗口,然后点击左窗格中的求解器。在求解器选择下,将类型设置为“定步长”,并再次生成代码。要了解定步长和变步长求解器之间区别的更多信息,请参阅 定步长和变步长求解器

另请参阅

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