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第十二章 利用状态流 Stateflow 进行控制系统状态转换 Statefolw 是一种图形化的设计开发工具，是有限状态机的图形实现工具，有人称之为状态流。主 要用于 simulink 中控制和检测逻辑关系的。用户可以在进行 Simulink 仿真时，使用这种图形化的工 具实现各个状态之间的转换，解决复杂的监控逻辑问题。它和 Simulink 同时使用使得 Simulink 更具 有事件驱动控制能力。利用状态流可以做以下事情： 1）基于有限状态机理论的相对复杂系统进行图形化建模和仿真； 2 ）设计开发确定的、检测的控制系统； 3 ）更容易在设计的不同阶段修改设计、评估结果和验证系统的性能； 4 ） 自动直接地从设计中产生整数、浮点和定点代码（需要状态流编码器）； 5 ）更好地结合利用 Matlab 和 Simulink 的环境对系统进行建模、仿真和分析。 在状态流图中利用状态机原理、流图概念和状态转化图，状态流能够对复杂系统的行为进行清晰、 简洁的描述。 Stateflow 生成的监控逻辑可以直接嵌入到 Simulink 模型下，两者之间能够实现无缝连接。仿真初始 化时，Simulink 会自动启动编译程序，将 Stateflow 绘制的逻辑框图转换成 C 格式的 S－函数（Mex －文 件），产生的代码就是仿真目标，且在状态流内称作 Sfun 目标,这样在仿真过程中直接调用相应的动态连 接库文件，将二者组成一个仿真整体。Sfun 目标只能与Simulink 一起使用。在产生代码前，如果还没有 建立名为 sfprj 子目录，状态流会在 Matlab 的当前目录下产生一个 sfprj 子目录。状态流在产生代码的过 程中使用 sfprj 子目录存贮产生的文件。 12.1 有限状态机简介 Stateflow 的仿真原理是有限状态机（finite state machine，简称FSM ）理论。为了更快地掌握 Stateflow 的使用方法，用户有必要先了解FSM 的一些基本知识。 所谓有限状态机是指系统中存在可数的状态，在某些事件发生时，系统从一个状态转换成另一个状 态，故有限状态机又称为事件驱动的系统。在有限状态机的描述中，可以设计出由一种状态转换至另一 种状态的条件，并将每对可转换的状态均设计出状态迁移的事件，从而构造出状态迁移图。 Simulink/Stateflow 为用户提供了图形界面支持 的设计有限状态机的方法。它允许用户建立有限的 状态，用图形的形式绘制出状态迁移的条件，并使 用其规定的命令设计状态迁移执行的任务，从而构 造出整个有限状态机系统。 在 Stateflow 中，状态和状态转换是最基本的元 素，有限状态机的示意图如图 12.1 所示。 图 12.1 中有三个（有限个）状态，这几个状态的转 换是有条件的，其中有些状态之间是相互转换的，A 状态是自行转换的。在有限状态机系统中，还表明 了状态迁移的条件或事件。 Stateflow 模型一般是嵌在 Simulink 模型下运行 图 12.1 有限状态机示意图 的，Stateflow 是事件驱动的，这些事件可以来自同 一个 Stateflow 图中，也可以来自 Simulink。 12.2 Stateflow 应用基础 164 在 MATLAB 命令窗口键入 stateflow 命令，将打开如图 12.2.1 所示的界面。其中，sflib 窗口中有许多 Simulink 给用户提供的仿真算例。 如果用户在 MATLAB 命令窗 口键入 sfnew 命令，将打开嵌入 Stateflow 模块 Charts 的 Simulink 窗 口 untitled* 。如图 12.2(b)所示。其 中Charts 是空白的 Stateflow 模块图 标。 双 击 untitled* 窗 口 中 的 Stateflow 模块打开如图 12.3 所示的 Stateflow 编辑界面，用户可以在此 窗口中编辑所需的 Stateflow 模型。 Stateflow 提供了强大的图形编辑功 能