matlabsimulink子系統(tǒng)的封裝

1、子系統(tǒng)的封裝的意義 子系統(tǒng)封裝技術可以讓一個子系統(tǒng)有自己的特點。封裝后的子系統(tǒng)可以有自己的圖標、自己的參數(shù)和具有功能描述的控制對話框，甚至自己的help文檔，同時參數(shù)的修改更為方便（不用深入子系統(tǒng)，只需在對話框中修改便可），內部結構也不易被修改。 封裝技術的簡要介紹封裝是在Mask Editor中進行的。要打開Mask Editor，需要兩步：選中要封裝的子系統(tǒng)；選擇菜單Edit->Edit Mask或者右鍵菜單中的Edit Mask。Mask Editor的樣子如下： 圖一 可見，Mask Editor中共有如下四個選項頁：l Icon&Port，主要是對子系統(tǒng)的外觀圖標進行設

2、置；l Parameters，主要對封裝子系統(tǒng)的參數(shù)進行設置。如果子系統(tǒng)中有一個或多個模塊需要手動設置參數(shù)，那么在仿真之前需要進入到子系統(tǒng)里面去對這些模塊分別進行參數(shù)設計，很麻煩。而用Mask Editor中的Parameters設置參數(shù)，使這些參數(shù)能夠將參數(shù)值傳入到subsystem的模塊中去。這樣就可以直接對subsystem進行參數(shù)設計，既明了又方便；l Initialization，提供了一個Matlab語言命令框，可以在其中寫入一些程序，當子系統(tǒng)有被載入、改變參數(shù)或初始化等情況發(fā)生時，Simulink會自動執(zhí)行這些程序。所以可以將一些仿真前需要對subsystem做的設置，以程序的形

3、式寫入到編輯框內來實現(xiàn)；l Documentation，編輯子系統(tǒng)的描述和生成help文檔。注意：左下角的Unmask按鈕可以取消對subsystem的封裝。 詳細闡述 下面對這四個選項頁進行詳細闡述，由于Icon&Port和Documentation對subsystem的功能影響不是很大，故只做簡要介紹，詳細內容參考help文檔。 Icon&port 如圖一所示，該選項頁有三部分：Options、Icon Drawing Commands和Examples of drawing commands。其中Icon Drawing Commands中可以編輯相應的繪圖命令，所有支持

4、的命令的簡單語法可在Examples of drawing commands中查看，具體用見相應的help文檔。 Parameters 該選項頁布局如下圖所示： 圖二 如上圖所示，該選項頁有兩個設置欄Dialog Parameters和Options for selected parameter。在Dialog Parameters左側有四個按鈕，功能分別是增加參數(shù)、刪除參數(shù)、上移和下移。 在Dialog Parameters面板中，每個參數(shù)有如下幾個屬性：l prompt，其實封裝后subsystem對話框中顯示的文本，起到一種提示作用；l Variable，在mask's work

5、space中存儲參數(shù)值的變量名稱。在封裝的subsy內，可以把該variable當做參數(shù)的值來使用，所以允許用戶通過對話框設置參數(shù) 。由于這是變量名，所以要遵守matlab關于變量命名的規(guī)則；l Type，編輯參數(shù)的空間的類型。在封裝好的subsystem的對話框中，控件緊隨參數(shù)的prompt顯示。主要有三種類型Edit、Checkbox和Popup；l Evaluate，Simulink可以使用用戶輸入作為參數(shù)值，也可以把用戶輸入做個evaluation，使用其結果當做參數(shù)的值（默認情況下如此）。選中Evaluate，則會對用戶輸入做evaluation，然后將evaluation的結果賦值

6、給variable；不選中則不會evaluation，將會把表達式本身作為字符串值賦值給variable。選中Evaluate的效果依控件Type的不同而不同，后面會詳細闡述；l tunable，選中tunable則參數(shù)在仿真時可以被修改，未選中則仿真時參數(shù)不能修改；l tab name，標簽名字。不輸入tab name，那么封裝好的subsystem的對話框是在一個面板上的（沒有標簽），如果輸入了文本，則對話框中參數(shù)會顯示在不同的標簽下； 控件類型：edit、checkbox和popup。l edit允許用戶在一定區(qū)域輸入?yún)?shù)的值；l checkbox允許用戶在check box的選中與不選

7、中之間做出選擇；l popup允許用戶在一系列的可能值之中做出選擇。 圖三 edit類型的參數(shù)的值依賴于Evaluate的選擇，具體關系如下表： Evaluate是否選中Edit控件參數(shù)值是輸入表達式做evaluation后的結果否輸入內容的文本字符串 舉個例子:假如輸入是2*5，則若選中Evaluate，參數(shù)值為2×5=10；若為選中Evaluate，則參數(shù)值為字符串"2*5"。 checkbox類型參數(shù)的值依賴于Evaluate的選擇，具體關系如下表：是否選中Evaluate是否選中check boxCheck box參數(shù)值是是1否0否是'on'

8、;否'off' 然而help文檔中的表是這樣的，我感到是錯誤的:EvaluationCheck Box Parameter StateCheck Box Parameter ValueOnSelected1Cleared'on'OffSelected0Cleared'off' popup控件允許用戶從一組可能的值中做出選擇?？蛇x擇的可能值列表需要用戶在Dialog Parameters中選中該參數(shù)，然后再Options for selected parameter中的popups標簽中編輯可選擇值的列表（但是要注意一個可選擇值必須占單獨的一行）。

9、具體的例子可見圖一。具有popup類型控件變量的值依賴于pop-up list中選中的item和Evaluate是否被選中，具體見下表： 是否選中Evaluatepopup參數(shù)值是被選擇項的索引值，第一項的索引值為1。例如如果選擇了popup框中的第3個選項，則參數(shù)值為3否popup選項框中所選中的字符串,例如若果選中了popup框中的 red 項，則參數(shù)值為 'red' Options for selected parameter允許對Dialog Parameters中選定的參數(shù)設置其他的options。Show parameter：只有選中該項，此參數(shù)才會顯示在已封裝模塊

10、的對話框中。如果不想改參數(shù)出現(xiàn)在對話框中（比如此參數(shù)是由其他參數(shù)設定的），則需要取消該項；Enable parameter：選中該項，參數(shù)可以編輯，否則，參數(shù)將不能由用戶編輯；Popups：只有當Dialog Parameters中選中的參數(shù)是popup類型時，才有此項。此處編輯popup的可能值列表，每行一項；Callback：在此處編輯想讓Simulink在改變參數(shù)時執(zhí)行的matlab代碼（例如一選中某個checkbox，就激活一個edit field）。 注意：在callback中不要試圖改變subsystem中的內容，否則可能在模型update或者simulation時出錯。改變sub

11、system中的內容可以再Initialization中進行。 Initialization 該選項卡的界面如下： 圖四 當打開model時，所有可視的masked模塊的Initialization中的語句執(zhí)行。初始不可視的模塊的Initialization的語句只有在打開包含它們的model或者subsystem時菜執(zhí)行。 當你沒有使用圖示的方法加載模塊進內存時，Initialization語句不會執(zhí)行。 在下面的情況下，模型中所有masked模塊的Initialization語句都執(zhí)行：Update the diagram（不知道這個是個什么情況）；Start simulation；Sta

12、rt code generation。 在下面的情況下，單個模塊的Initialization語句會執(zhí)行：使用Mask Editor或者set_param改變mask的任何一個參數(shù)(例如MaskDisplay 和 MaskInitialization )；改變masked block的外觀，例如旋轉模塊或改變模塊大??；通過對話框或set_param改變模塊的mask參數(shù)值；在不同的model或同一個model內復制masked block。 在界面的左側有dialog variables的列表，在右側的Initialization commands可以使用雙擊dialog variables中

13、的變量，可以重新編輯變量的名稱。 在Initialization commands中可以使用有效地matlab表達式、matlab函數(shù)、腳本、運算符和dialog variables列表中的變量。這些代碼是在mask workspace中運行的，而不是在base workspace。在語句的末尾加分號（；）可以防止在Command Window中輸出結果。 在界面的下面有一個Allow library block to modify its contents的checkbox。該參數(shù)只有在庫（library，而非model）中subsystem封裝時才有效（圖四中該選項是disable的）。選

14、中該選項允許Initialization commands中的語句增加或刪除subsystem中的內容（模塊等東西），設置參數(shù)。否則，無論用何種方式，當一個masked library block改變其內容時都會報錯。 注意：Initialization commands也有如下限制：不要用initialization command創(chuàng)建其顯示依賴于其他控件設置的mask dialog（例如一選中某個checkbox，就激活一個edit field）。這種功能用callback實現(xiàn)； 在initialization commands中的變量不要以L_和M_開頭，以防出現(xiàn)意外結果。由于此種前綴的

15、變量名是內部使用的，所以要保留；Avoid using set_param commands to set parameters of blocks residing in masked subsystems that reside in the masked subsystem being initialized。我覺得就是不要用set_param命令給嵌套在深層的subsystem參數(shù)設置參數(shù)。 Documentation Documentation的界面如下： 圖五l Mask type：出現(xiàn)在對話框的block classification。當出現(xiàn)在對話框時，后面總是有"(m

16、ask)"后綴。該區(qū)域可以輸入任意合法的matlab字符，但不能輸入line break；l Mask description：此處文本出現(xiàn)在對話框中描述模塊功能。這里可以輸入line break（使用enter或return鍵）；Mask help：此處的內容將在點擊help按鈕時起作用，可以在其中輸入下面三種內容：URL specification；web或eval命令；文本或者html文本。三者的對應關系如下圖所示： 圖六12.5 子系統(tǒng)及其封裝技術12.5.1 子系統(tǒng)的建立建立子系統(tǒng)有兩種方法：通過Subsystem模塊建立子系統(tǒng)和通過已有的模塊建立子系統(tǒng)。兩者的區(qū)別是：前者

17、先建立子系統(tǒng)，再為其添加功能模塊；后者先選擇模塊，再建立子系統(tǒng)。1通過Subsystem模塊建立子系統(tǒng)操作步驟為：(1) 先打開Simulink模塊庫瀏覽器，新建一個仿真模型。(2) 打開Simulink模塊庫中的Ports & Subsystems模塊庫，將Subsystem模塊添加到模型編輯窗口中。(3) 雙擊Subsystem模塊打開一個空白的Subsystem窗口，將要組合的模塊添加到該窗口中，另外還要根據(jù)需要添加輸入模塊和輸出模塊，表示子系統(tǒng)的輸入端口和輸出端口。這樣，一個子系統(tǒng)就建好了。2通過已有的模塊建立子系統(tǒng)操作步驟為：(1) 先選擇要建立子系統(tǒng)的模塊，不包括輸入端口和

18、輸出端口。(2) 選擇模型編輯窗口Edit菜單中的Create Subsystem 命令，這樣，子系統(tǒng)就建好了。在這種情況下，系統(tǒng)會自動把輸入模塊和輸出模塊添加到子系統(tǒng)中，并把原來的模塊變?yōu)樽酉到y(tǒng)的圖標。例12-5 PID控制器是在自動控制中經(jīng)常使用的模塊，試建立PID控制器的模型并建立子系統(tǒng)。步驟如下：(1) 先建立PID控制器的模型。(2) 建立子系統(tǒng)。12.5.2 子系統(tǒng)的條件執(zhí)行1使能子系統(tǒng)建立使能子系統(tǒng)的方法是：打開Simulink模塊庫中的Ports & Subsystems模塊庫，將Enable模塊復制到子系統(tǒng)模型中，則系統(tǒng)的圖標發(fā)生了變化。例12-6 利用使能子系統(tǒng)構成

19、一個正弦半波整流器。操作步驟如下：(1) 打開Simulink模塊庫瀏覽器并新建一個仿真模型。(2) 將Sine Wave、Enabled Subsystem、Scope 3個模塊拖至新打開的模型編輯窗口，連接各模塊并存盤。其中使能信號端接Sine Wave模塊。為了便于比較，除顯示半波整流波形外，還顯示正弦波，故在示波器屬性窗口將Number of axes設置為2。使能子系統(tǒng)建立好后，可對Enable模塊進行參數(shù)設置。(3) 選擇Simulink菜單中的Start命令，就可看到半波整流波形和正弦波形。2觸發(fā)子系統(tǒng)觸發(fā)子系統(tǒng)是指當觸發(fā)事件發(fā)生時開始執(zhí)行子系統(tǒng)。與使能子系統(tǒng)相類似，觸發(fā)子系統(tǒng)的建立要把Ports & Subsystems模塊庫中的Trigger模塊添加到子系統(tǒng)中或直接選擇Triggered Subsystem模塊來建立觸發(fā)子系統(tǒng)。例12-7 利用觸發(fā)子系統(tǒng)將一鋸齒波轉換成方波。操作步驟如下：(1) 用Signal Generator、Triggered Subsystem和Scope