Matlab中simulink 与S-function 的使用(53版)().DOC

在Matlab 5.3中使用 simulink與s-function 2003/1/20晃昌 目錄： 簡介 使用simulink 建立模型 1 simulink 使用以及基本參數設定 2 利用 subsystem簡化模型 3 在mask 外設定subsystem的參數 使用s-function 建立新的元件 1 s-function 執行流程 2 以FIR濾波器範例說明s-function 中變數與函式功能 在Matlab 中 以C語言撰寫s-function 簡介 在matlab中，提供了一個simulink的程式模擬工具箱。可以將模型直接以塊圖的方式表現，能讓建立模型以外的人也能很快了解系統所包含的內容。Simulink提供了大量的元件，加速了模型的建立。但我們還是可能會找不到現成的元件，這時可以使用一些基本功能的元件組合起來，建立一個次系統(subsystem)，再加上mesk成為一個自訂功能的元件。這種多層的架構可以讓我們使用少數的基本元件建立複雜的模型。但是在simulink中，每一個元件都是由一個個別的程式寫成的，而在模擬中的每次取樣時間，模型中的每個元件都會被執行一次，於是各個元件對應的程式都被執行了一次。所以模型中使用的元件越多，每次取樣時間所須執行的程式數目就越大，模擬就跑得越慢。所以我們必須學會使用程式建立自訂功能的元件，也就是s-function。直接使用s-function來建立元件，可以節省模擬的時間，並且自訂參數，增加模型的彈性。S-function可以使用matlab自訂的程式語言撰寫，存成m-file，或是使用c語言編寫，可以增快執行的速度。本文的主要目的在使讀者能了解如何使用s-function建立自己的元件。將會先簡略的說明次系統(subsystem)的建立方法以及mesk的使用，接著介紹m-file的s-function格式，最後再說明c語言的s-function格式。 使用simulink 建立模型 1.1 simulink 使用以及基本參數設定 這節將介紹simulink的基本使用方法，以及模擬參數設定。我們將以一個FIR濾波器作為說明的範例。 首先要開啟simulink工具箱，可以在matlab的command 視窗下鍵入”simulink”，或是直接點選工具列上的圖示。接著在工具箱上選取開啟新的檔案，將檔名存為FIR_1。這時應該可以在螢幕上看到圖一的畫面： 圖一 接著我們可以開始建立自己的FIR濾波器模型。FIR濾波器可以用delay，gain，sum這些元件構成。要搜尋這些元件，可以在工具箱上的望遠鏡後面打上想找的元件名稱，然後按”Enter”。工具箱中可能會有許多名稱類似的元件，不停的按”Enter”可以找下一個，直到找到合用的，然後將它拖曳到FIR_1檔案視窗中。如圖二。 圖二 以滑鼠右鍵雙擊元件可以改變內部的參數。將sum的List of signals改為”++++”，Icon shap改為”rectangular”; 用Ctrl+滑鼠拖曳複製三個unit delay，四個Gain。接著用Ctrl+R旋轉元件，在元件間以滑鼠直接拉線連接。然後我們以兩個step 加上一個sum 組成一個脈衝信號，再分別用scope 觀察輸入和輸出的波形。這時建立的模型應該如圖三，是一個四接的FIR濾波器，weight coefficient (Gain中的值)分別是1，2，3，4。 圖三 模型中各個元件的參數設定如下： 第一個Step的step time=1,initial value=0,final value=1,sample time=0; 第二個Step的step time=2,initial value=0,final value=-1,sample time=0; 所有的Unit Delay 的sample time 都是 1，initial value 都是0。 要設定模擬的時間，點選檔案工具列上的 Simulation - Parameters，可以設定Start time 和Stop time。分別設為0和10。 接著按下，模擬就開始執行了。執行完成後，點選scope，可以看到如圖四的波形。 圖四 1.2 利用 subsystem簡化模型 我們現在已經可以使用元件建立簡單的模型了。當模型很大時，例如包含了許多個FIR濾波器，這時模型的方塊圖會變得很凌亂不易觀察。我們可以將幾個相連的元件簡化成一個方塊，就是建立subsystem。像是在FIR_1中，我們可以選取組成濾波器的元件(unit delay，gain，4-input sum)，然後在工具列中點選Edit - Create Subsystem，可以把模型轉換成圖五的樣子。點選其中