S函數(shù)的相關(guān)概念與寫(xiě)法，直接在幫助文件中搜：【MATLAB S-Functions Create custom blocks defined】、【S-Function Concepts】等

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S函數(shù)模塊可以從下圖中拖出來(lái)：

圖 1

其中S-Function是正宗的S函數(shù)模塊，旁邊還有一個(gè)S-Function builder是給新手用的，只要學(xué)會(huì)了S函數(shù)模塊，S builder模塊自然一看就懂。

使用S函數(shù)模塊的步驟：①寫(xiě)S函數(shù)的.m文件, 并把m文件所在的文件夾加入搜索路徑，如下圖2所示。②在simulink中拖出S函數(shù)，并填上m文件的名字，如果有參數(shù)（下文會(huì)講到），也把參數(shù)名填上，如下圖3所示。然后就可以執(zhí)行仿真了

圖2

圖3

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下面是最關(guān)鍵的部分，如何寫(xiě)S函數(shù)：

寫(xiě)S函數(shù)的本質(zhì)就是寫(xiě)一堆回調(diào)函數(shù)，C/C++程序員對(duì)回調(diào)函數(shù)應(yīng)該很熟悉了，既然是回調(diào)函數(shù)，那寫(xiě)之前必須要知道形參和返回值的格式，這個(gè)格式從哪查？直接在matlab命令行執(zhí)行：?edit sfuntmpl，就直接打開(kāi)了官方提供的模板，連格式都不用查了，直接仿照官方模板把函數(shù)體改改蓋就行了，方便。

（1）S函數(shù)的總函數(shù)

把官方模板的代碼拷到一個(gè)新文件里，并命名為自定義名稱，我取的名字是oneOrderModule.m，然后把函數(shù)名也改成和文件名相同，我的是這樣的：function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = oneOrderModule(t,x,u,flag, T)

我與官方版不同的是，自己加了一個(gè)參數(shù)T，如果你還想添加更多參數(shù)，直接在形參表里添加就行了。添加的形參的實(shí)參值，來(lái)自于圖3的第二個(gè)輸入框，這個(gè)輸入框可填常量，也可以填工作區(qū)變量名。

形參：①當(dāng)前的仿真時(shí)間t，單位為秒，該參數(shù)可以用來(lái)描述變參數(shù)系統(tǒng)，例如你想實(shí)現(xiàn)【在t>2S時(shí)，把系統(tǒng)增益給改掉】這一功能，就可以通過(guò)判定t的值來(lái)實(shí)現(xiàn)；②x為狀態(tài)列向量；③輸入列向量u；④flag為當(dāng)前狀態(tài)機(jī)的第幾步，例如實(shí)參送進(jìn)來(lái)的flag=0代表S函數(shù)需要初始化，flag=1代表要更新連續(xù)狀態(tài)

返回值：在不同的狀態(tài)步下（也即flag不同時(shí)），返回值的意義是不同的，在模板文件的注釋中都講到了：

例如flag=0時(shí)，需要返回：輸入輸出狀態(tài)變量等的大小SIZES、狀態(tài)變量的初值X0等。。。
又如flag=3時(shí)，返回值sys代表輸出向量Y，也即狀態(tài)空間表達(dá)式第2式，Y=CX+DU

不同flag下返回值得寫(xiě)法，將在下面的各個(gè)函數(shù)中依次講解

（2）系統(tǒng)初始化

當(dāng)我么在函數(shù)中檢測(cè)到flag=0時(shí)，意味著simulnk需要我們返回系統(tǒng)初始化的一些信息。
實(shí)際上，我們可以直接把flag=0時(shí)需要執(zhí)行的代碼直接寫(xiě)在switch-case中，但是為了使程序更清晰，我們也仿照官方模板，在case中調(diào)用初始化函數(shù)mdlInitializeSizes，我們把代碼寫(xiě)在初始化函數(shù)中。

function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizessizes = simsizes;sizes.NumContStates = 1;%連續(xù)狀態(tài)向量的元素?cái)?shù)目 sizes.NumDiscStates = 0;%離散狀態(tài)向量的元素?cái)?shù)目 sizes.NumOutputs = 2;%輸出向量的元素?cái)?shù)目 sizes.NumInputs = 1;%輸入向量的元素?cái)?shù)目 sizes.DirFeedthrough = 1;%輸入是否直接饋通到輸出 sizes.NumSampleTimes = 1; % 采樣時(shí)間矩陣的行數(shù)（必須設(shè)為>=1），另外列數(shù)固定為2，無(wú)需設(shè)置sys = simsizes(sizes);%把以上賦值好的結(jié)構(gòu)賦給返回值 x0 = [0];%設(shè)置狀態(tài)向量的初值 str = [];%保留參數(shù)，不用管 ts = [0 0];%采樣時(shí)間設(shè)置，必須為mx2維度，其中m為上面sizes.NumSampleTimes的值 simStateCompliance = 'UnknownSimState';

此函數(shù)中，按照回調(diào)函數(shù)的要求，sys的返回要返回一些成員的尺寸大小，我們可以一個(gè)個(gè)為sys(1)、sys(2)。。等依次賦值，但我們不會(huì)這么做，因?yàn)楣俜侥０鍨槲覀兲峁┝艘粋€(gè)輔助數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的實(shí)體simsizes，直接把他復(fù)制出來(lái)把成員值改好，再賦值給返回值sys即可。simsizes的成員有6個(gè)，其中有2個(gè)需要單獨(dú)講一下：

①直接饋通標(biāo)志DirFeedthrough，這個(gè)東西實(shí)際上就是看看狀態(tài)空間表達(dá)式第2式Y(jié)=CX+DU中的D矩陣是否為0矩陣，如果不是，那我們必須把饋通標(biāo)志設(shè)為1。從回調(diào)函數(shù)來(lái)看，只要我們把DirFeedthrough設(shè)成了1，那么當(dāng)flag=3時(shí)，系統(tǒng)會(huì)把t、u兩個(gè)參數(shù)傳進(jìn)總函數(shù)oneOrderModule中，如果DirFeedthrough設(shè)成了0，那么當(dāng)flag=3時(shí)，我們?cè)趏neOrderModule函數(shù)或者mdlOutputs函數(shù)中中將無(wú)法讀到t的值（實(shí)際讀出來(lái)總是0），也無(wú)法讀到u的值（實(shí)際讀出來(lái)總是一個(gè)只含Nan元素的向量）。

②采樣時(shí)間矩陣的行數(shù)NumSampleTimes
這個(gè)東西有些復(fù)雜，從直觀上看，它決定了【采樣時(shí)間矩陣ts】的行數(shù)，ts矩陣是NumSampleTimes行2列的矩陣。ts的每一行均包含一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)：[ 采樣時(shí)間? ?偏移量 ]，這些數(shù)據(jù)對(duì)不是亂填的，可選就這么幾種形式：

采樣時(shí)間可以理解為采樣周期，真正的采樣時(shí)刻=n*周期+偏移量。
對(duì)于連續(xù)系統(tǒng)，采樣時(shí)間應(yīng)設(shè)為0，matlab也提供宏CONTINUOUS_SAMPLE_TIME，該宏的值=0。
對(duì)于固定步長(zhǎng)的離散系統(tǒng)，可以直接設(shè)置采樣間隔和偏移，形如：[ 0.1? ?0.02 ]
對(duì)于變步長(zhǎng)的離散系統(tǒng)，可以設(shè)置為：[VARIABLE_SAMPLE_TIME,? 0.0]，這種參數(shù)需要同時(shí)把simulink求解器solver設(shè)置成變步長(zhǎng)的。
繼承前一模塊的采樣點(diǎn)，可以設(shè)置為：[INHERITED_SAMPLE_TIME, FIXED_IN_MINOR_STEP_OFFSET或0]。

更多知識(shí)點(diǎn)，可以搜索這幾個(gè)宏名來(lái)學(xué)習(xí)。

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（3）連續(xù)系統(tǒng)更新、離散系統(tǒng)更新

這兩個(gè)函數(shù)分別為mdlDerivatives和mdlUpdate，如果需要支持自定義的參數(shù)，那么直接修改函數(shù)的形參表即可，在我的例子中，我附加了一個(gè)T參數(shù)，那么我的連續(xù)系統(tǒng)更新函數(shù)是這樣的：

function sys=mdlDerivatives(t,x,u, T) A = [-1/T]; B = [1/T]; sys = A*x+B*u;

原理是這樣的，典型一階系統(tǒng)的微分方程：

如果系統(tǒng)中存在離散狀態(tài)，那么就在mdlUpdate中寫(xiě)出離散狀態(tài)空間表達(dá)式即可，如果沒(méi)有離散狀態(tài)，就直接sys返回空矩陣。

（4）輸出函數(shù)

function sys=mdlOutputs(t,x,u) C = [1 1]; D = [01];sys = C * x + D * u; %sys = [x t];

這個(gè)也沒(méi)啥好說(shuō)的，描述一下輸出向量即可。不過(guò)提醒一下，如果使用了 u或t 參數(shù)，不要忘記把饋通標(biāo)志置1，否則在本函數(shù)中收不到t和u的實(shí)參值。

這個(gè)函數(shù)描述了兩個(gè)輸出: y(1)=x，y(2)=x+u

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下面看一下仿真結(jié)果：

和預(yù)想的一樣，沒(méi)毛病。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的matlab/simulink中带参数的S-Function（S函数）的写法的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。

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