Создание S-функций на языке C с помощью S-Function Builder

· External Function Declarations -Объявления внешних функций, если они отсутствуют в заголовочных или иных подключаемых файлах. Например:
extern double func(double a);

Окно S - Function Builder с открытой вкладкой Libraries показано на рис. 16.14.

Рис. 16.14 Окно S-Function Builder (вкладка Libraries)

3. Outputs - Выходы. Вкладка содержит текстовое окно, предназначенное для ввода выражений расчета выходных переменных. В расчетных выражениях можно использовать следующие переменные (не объявляя их специально):

· u 0[0], u 0[1], u 0[2] … u 1[0], u 1[1], u 1[2]… и т.д. - Входные сигналы блока S - function. Входные сигналы должны быть действительными и иметь тип double.

· y [0], y [1], y [2] и т.д. - Выходные сигналы блока S - function. Выходные сигналы должны быть действительными и иметь тип double.

· param 1[0], param 2[0], param 3[0] и т.д. - Параметры блока S - function, передаваемые через окно диалога. Параметры быть действительными и иметь тип double.

· p _ width 0, p _ width 1, p _ width 2 - и т.д. Переменные целого типа, значения которых равны размерности нулевого, первого, второго и т.д. параметров блока S- function, передаваемых через окно диалога.

· u _ width - Фактическая размерность входного сигнала (переменная целого типа). Переменная доступна, если размерность входного сигнала на вкладке Initialization задана равной -1 (минус один). Если входной сигнал матрица - значением переменной u _ width будет вектор из двух элементов.

· y _ width -Фактическая размерность выходного сигнала (переменная целого типа). Переменная доступна, если размерность выходного сигнала на вкладке Initialization задана равной -1 (минус один). Если выходной сигнал матрица - значением переменной y _ width будет вектор из двух элементов.

· xC [0], xC [1], xC [2] и т.д. - Непрерывные переменные состояния. Тип переменных - double.

· xD [0], xD [1], xD [2] и т.д. - Дискретные переменные состояния. Тип переменных - double.

На вкладке имеется флажок для установки параметра Inputs are needed in the output function (direct feedthrough) -использование входных сигналов для расчета выходных (прямой проход).

Текст автоматически генерируемого метода mdl Outputs,приведен ниже:

где sfun -имя S -функции.

Окно S - Function Builder с открытой вкладкой Output s показано на рис. 16.15.

Рис. 16.15 Окно S-Function Builder (вкладка Outputs)

В примере на рис. 16.15 в первой строке объявляются переменные - параметры электродвигателя, и этим переменным присваиваются значения параметров передаваемых в S -функцию через окно диалога. Во второй строке объявляются и вычисляются переменные COO и С11, входящие в уравнения (17), (18). В третьей и четвертой строках записаны выражения для расчета выходных сигналов в соответствии с уравнениями (17) и (18). Параметр Inputs are needed in the output function (direct feedthrough) не установлен, поскольку в выражениях для расчета выходных сигналов отсутствуют входные. После генерации С -кода в тексте S -функции появится код, введенный в окне вкладки Outputs.

4. Continuous Derivatives -Производные непрерывных переменных состояния. Вкладка содержит текстовое окно, предназначенное для ввода выражений расчета производных непрерывных переменных состояния. В расчетных выражениях можно использовать те же переменные, что и на вкладке Outputs,за исключением дискретных переменных состояния xD. Сами производные обозначаются как dx [0], dx [1], dx [2] и т.п.

Текст автоматически генерируемого метода mdl Derivatives,приведен ниже:

Окно S-Function Builder с открытой вкладкой Continuous Derivatives показано на рис. 16.15.

Рис. 16.16 Окно S-Function Builder (вкладка Continuous Derivatives)

В примере на рис. 16.16 в первых двух строках объявляются переменные - параметры электродвигателя, и этим переменным присваиваются значения параметров передаваемых в S -функцию через окно диалога. В следующих двух строках объявляются и вычисляются переменные AOO … B 11, входящие в уравнения (15), (16). В последних двух строках записаны выражения для расчета производных непрерывных переменных состояния в соответствии с уравнениями (15) и (16).

5. Discrete Update - Расчет дискретных переменных состояния. В текстовом окне вкладки записываются выражения для расчета дискретных переменных состояния. В расчетных выражениях можно использовать те же переменные, что и на вкладке Outputs,за исключением непрерывных переменных состояния x С. Сами дискретные переменные состояния обозначаются как xD [0], xD [1], xD [2] и т.п.

Текст автоматически генерируемо метода mdl Update,приведен ниже:

Окно S - Function Builder с открытой вкладкой Discrete Update показано на рис. 16.17.

Рис. 16.17 Окно S-Function Builder (вкладка Discrete Update).

В рассматриваемом примере отсутствуют дискретные переменные состояния, поэтому на рисунке дан лишь пример расчетного выражения.

6. Build Info -Информация о компоновке. На вкладке в окне Compilation diagnostics (диагностические сообщения о ходе компиляции) отображается информацию о процессе компоновки S-функции.

На вкладке Build Info с помощью флажков можно установить следующие параметры:

· Show compile steps -Отображать стадии компиляции. При установленном флажке в окне Compilation diagnostics будут отображены все сообщения компилятора о процессе компиляции. Данный параметр желательно устанавливать при сборке S -функции, использующей внешние функции.

· Create a debuggable MEX - file -Создавать отлаживаемый исполняемый файл. При установленном флажке в процессе компиляции будет создан файл, позволяющий выполнять отладку Simulink -модели.

· Generate wrapper TLC -Создавать TLC- файл. Флажок устанавливается, если предполагается использовать ускоренный режим расчетов или Realtime Workshop.

· Save code only -Создавать только текстовый код. Если флажок установлен, то будут созданы только текстовые файлы на языке С.

Перед началом компиляции необходимо выбрать (настроить) компилятор. Для этого в командном окне MATLAB следует ввести команду: