Simulink查表和延時(shí)模塊介紹

Simulink查表和延時(shí)模塊介紹2018/05/20Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Simulink查表和延時(shí)模塊介紹LookupTableDynamic：簡(jiǎn)介：模塊使用xdat和ydat向量計(jì)算函數(shù)y=f(x)的近似值。查找方法可以使用內(nèi)插、外插或原始輸入值；支持以下數(shù)據(jù)類型：雙精度|單精度|布爾|基整數(shù)|定點(diǎn)；xdat和ydat輸入都必須提供1×n的向量，其中xdat必須嚴(yán)格單調(diào)遞增；xdat和x輸入、ydat和y輸出必須具有相同的符號(hào)、偏差和小數(shù)斜率。此外，x的精度和范圍必須大于或等于xdat的精度和范圍。（偏差？小數(shù)斜率？ydat和y的關(guān)系？)模塊輸出通常設(shè)置為“通過反向傳播繼承”。ydat和y可以符號(hào)不同，查表結(jié)果可能溢出ydat和y可以類型范圍不同，查表結(jié)果可能溢出輸出類型選擇“自動(dòng)”時(shí)，會(huì)與ydat相同一、查表模塊Simulink查表和延時(shí)模塊介紹查表方法：動(dòng)態(tài)表逼近模塊的查表方法通常選用默認(rèn)值“Interpolation-UseEndValues”；查表配合“舍入方式”和“溢出方式”獲得預(yù)期結(jié)果。LookupMethod模塊操作“Interpolation-Extrapolation”對(duì)輸入執(zhí)行線性內(nèi)插和外插。如果輸入與斷點(diǎn)匹配，則輸出表數(shù)據(jù)中的對(duì)應(yīng)元素。如果輸入與斷點(diǎn)不匹配，模塊將通過在表的兩個(gè)元素之間執(zhí)行線性內(nèi)插來確定輸出。如果輸入不在斷點(diǎn)值的范圍內(nèi)，模塊將使用前兩個(gè)或最后兩個(gè)點(diǎn)進(jìn)行外插。注意SimulinkCoder

軟件無法為此模塊生成代碼?！癐nterpolation-UseEndValues”（默認(rèn)值）執(zhí)行線性內(nèi)插，但不會(huì)在斷點(diǎn)數(shù)據(jù)的端點(diǎn)外進(jìn)行外插，而是會(huì)轉(zhuǎn)而使用端點(diǎn)值。“UseInputNearest”查找

xdat

中最接近當(dāng)前輸入的元素，輸出

ydat

中的對(duì)應(yīng)元素。如果與左右兩個(gè)xdat距離相同，使用較大一個(gè)?！癠seInputBelow”查找

xdat

中最接近并且低于當(dāng)前輸入的元素。輸出

ydat

中的對(duì)應(yīng)元素。如果

xdat

中沒有任何元素低于當(dāng)前輸入，模塊將查找最接近的元素?！癠seInputAbove”查找

xdat

中最接近并且高于當(dāng)前輸入的元素。輸出

ydat

中的對(duì)應(yīng)元素。如果

xdat

中沒有任何元素高于當(dāng)前輸入，模塊將查找最接近的元素。一、查表模塊LookupTableDynamic：Simulink查表和延時(shí)模塊介紹模塊設(shè)置：查表方法通常不需要設(shè)置；舍入方式根據(jù)需要從列表中選擇，默認(rèn)為“Floor”；溢出方式通常保持默認(rèn)狀態(tài)。查表方法選擇，通常使用默認(rèn)設(shè)置（Interpolation-UseEndValues）勾選后，溢出結(jié)果變?yōu)樵擃愋偷淖畲笾祷蜃钚≈嫡麛?shù)舍入模式說明Ceiling在正無窮的方向上舍入到最接近的可表示數(shù)字Convergent四舍五入，向偶數(shù)方向舍入，向負(fù)無窮方向舍入Floor在負(fù)無窮的方向上舍入到最接近的可表示數(shù)字Nearest四舍五入，向正無窮方向舍入（常用）Round向最接近的絕對(duì)值最大的可表示數(shù)舍入Simplest在Floor和Zero之間自動(dòng)選擇以生成盡可能高效的代碼Zero向0方向進(jìn)行舍入一、查表模塊LookupTableDynamic：Simulink查表和延時(shí)模塊介紹n-DLookupTable：

一、查表模塊Simulink查表和延時(shí)模塊介紹查表算法設(shè)置：插值方法和外插方法主要設(shè)置項(xiàng)插值方法說明Flat（平面）禁用插值，并使用名為“UseInputBelow”的舍入操作（參見LookupTableDynamic的查表方法）Nearest禁用內(nèi)插，并返回與最接近輸入的斷點(diǎn)對(duì)應(yīng)的表值。如果輸入與兩個(gè)相鄰斷點(diǎn)之間的距離相等，則選擇索引值較大的斷點(diǎn)Linear在相鄰斷點(diǎn)之間擬合一條線，并返回該線條上與輸入對(duì)應(yīng)的點(diǎn)Cubicspline（立方樣條）在相鄰斷點(diǎn)之間擬合一條三次樣條曲線，并返回該樣條曲線上與輸入對(duì)應(yīng)的點(diǎn)外插方法說明Clip禁用外插，并返回與斷點(diǎn)數(shù)據(jù)集范圍的端點(diǎn)對(duì)應(yīng)的表數(shù)據(jù)Linear如果插值方法為“Linear”，將在第一對(duì)斷點(diǎn)間或最后一對(duì)斷點(diǎn)間擬合一條線。如果插值方法為“Cubicspline”，將使用插值函數(shù)在第一個(gè)或最后一個(gè)斷點(diǎn)處的斜率來擬合一個(gè)線性曲面。將返回生成的線性曲面上與輸入對(duì)應(yīng)的點(diǎn)。Cubicspline對(duì)第一對(duì)或最后一對(duì)斷點(diǎn)擬合一條三次樣條曲線，返回生成的線性曲面上與輸入對(duì)應(yīng)的點(diǎn)（插值方法必須也為Cubicspline）一、查表模塊n-DLookupTable：Simulink查表和延時(shí)模塊介紹查表算法設(shè)置：插值方法為“Linear”外插方法為“Clip”時(shí)出現(xiàn)“Uselasttablevalueforinputsatorabovelastbreakpoint”選項(xiàng)，當(dāng)輸入大于斷點(diǎn)數(shù)據(jù)最后一個(gè)元素，選中該選項(xiàng)會(huì)使用斷點(diǎn)數(shù)據(jù)的最后一個(gè)元素，不選擇該選項(xiàng)會(huì)使用斷點(diǎn)數(shù)據(jù)的倒數(shù)第二個(gè)元素并使間距為1。根據(jù)生成代碼區(qū)別分析，兩者結(jié)果相同。一、查表模塊n-DLookupTable：Simulink查表和延時(shí)模塊介紹查表算法設(shè)置：索引搜索方式設(shè)置用來根據(jù)斷點(diǎn)集選擇不同的搜索方式，以獲得最佳查表速度或性能。包含Evenlyspacedpoints、Linearsearch和Binarysearch三種方式。一、查表模塊n-DLookupTable：搜索方式說明Evenlyspacedpoints（均勻間隔點(diǎn)）對(duì)于平均分布的斷點(diǎn)集，此方法可以獲得最佳速度。此算法僅使用斷點(diǎn)集的前兩個(gè)斷點(diǎn)來確定其余點(diǎn)的偏移量和間距。Linearsearch（線性搜索）對(duì)于非均勻分布的斷點(diǎn)集，如果輸入信號(hào)在時(shí)間步之間的變化不大，選擇Linearsearch與Beginindexsearchusingpreviousindexresult可以獲得最佳性能。Binarysearch（二進(jìn)制搜索）如果輸入信號(hào)在每個(gè)時(shí)間步中跳過的表間隔超過一個(gè)或兩個(gè)，選擇Binarysearch可以獲得最佳性能。超出范圍檢測(cè)說明Simulink對(duì)輸入超范圍的診斷警報(bào)包括：None/Warning/Error三種生成代碼移除范圍檢測(cè)（類型范圍？斷點(diǎn)集范圍？）勾選可以提高查表效率；不勾選可以提高安全性勾選后僅有一個(gè)輸入端口，需要寬度為N個(gè)元素的信號(hào)，對(duì)多維查表有效果，可以使模型線條減少更有條理。勾選后生成代碼允許調(diào)整表大小而無需重新生成代碼，參數(shù)個(gè)數(shù)需要使用單獨(dú)參數(shù)定義。Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Discrete共包含22個(gè)查表模塊，本次介紹其中的Delay、UnitDelay、EnabledDelay、Difference四個(gè)模塊二、離散時(shí)間函數(shù)模塊固定或可變采樣周期延遲輸入信號(hào)計(jì)算一個(gè)時(shí)間步內(nèi)的信號(hào)變化計(jì)算離散時(shí)間導(dǎo)數(shù)構(gòu)建無限沖激響應(yīng)(IIR)濾波器模型構(gòu)建FIR濾波器模型對(duì)連續(xù)或離散時(shí)間PID控制器進(jìn)行仿真對(duì)連續(xù)或離散時(shí)間二自由度PID控制器進(jìn)行仿真實(shí)現(xiàn)離散狀態(tài)空間系統(tǒng)執(zhí)行信號(hào)的離散時(shí)間積分或累積實(shí)現(xiàn)離散傳遞函數(shù)模型系統(tǒng)由離散傳遞函數(shù)的零點(diǎn)和極點(diǎn)定義帶有外部使能的可變周期延遲實(shí)現(xiàn)一階采樣保持器輸出上一個(gè)時(shí)間步的輸入按可變采樣周期延遲輸入信號(hào)并用外部信號(hào)復(fù)位將標(biāo)量信號(hào)延遲多個(gè)采樣期間并輸出所有延遲版本實(shí)現(xiàn)離散時(shí)間一階傳遞函數(shù)實(shí)現(xiàn)離散時(shí)間前導(dǎo)或滯后補(bǔ)償器實(shí)現(xiàn)具有實(shí)零和無極點(diǎn)的離散時(shí)間傳遞函數(shù)將信號(hào)延遲一個(gè)采樣期間可變采樣周期延遲輸入信號(hào)實(shí)現(xiàn)一個(gè)采樣期間的零階保持Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Delay、UnitDelay、EnabledDelay功能對(duì)比：簡(jiǎn)介：UnitDelay將輸入延遲一個(gè)運(yùn)行周期后輸出；Delay模塊可以設(shè)置延時(shí)的周期數(shù)及延時(shí)期間的輸出值；EnabledDelay在Delay的功能基礎(chǔ)上增加使能信號(hào)，在非使能時(shí)間內(nèi)保持狀態(tài)；二、離散時(shí)間函數(shù)模塊Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Delay：主要設(shè)置選項(xiàng)：包括數(shù)據(jù)設(shè)置、算法設(shè)置、控制使能設(shè)置、采樣時(shí)間間隔設(shè)置；通常使用固定延遲長度和基于樣本的輸入處理；在延遲長度較大時(shí)可以選擇環(huán)形緩沖區(qū)來存儲(chǔ)狀態(tài)。二、離散時(shí)間函數(shù)模塊說明延時(shí)時(shí)間設(shè)置。直接在對(duì)話框中輸入延遲長度（固定延遲），還是從輸入端口繼承（可變延遲），可變延遲時(shí)可設(shè)置最大限值。初始模塊輸出，支持定值和從端口輸入。指定模塊是執(zhí)行基于樣本還是基于幀的處理選擇在仿真和代碼生成時(shí)使用環(huán)形緩沖區(qū)來存儲(chǔ)狀態(tài)。在其他情況下，則使用數(shù)組緩沖區(qū)來存儲(chǔ)狀態(tài)。當(dāng)延遲長度值很大時(shí)，使用環(huán)形緩沖區(qū)可以提高執(zhí)行速度。延遲長度下限設(shè)置。如果選中此復(fù)選框，對(duì)于基于樣本的信號(hào)，下限為1；對(duì)于基于幀的信號(hào)，下限為幀的長度。如果清除此復(fù)選框，則下限為零。選擇此選項(xiàng)可刪除用來檢查超出范圍的延遲長度的代碼，犧牲一定的安全性提高代碼效率。指定當(dāng)輸入d小于下限或大于Delaylength:Upperlimit時(shí)是否生成警告或錯(cuò)誤。選擇此選項(xiàng)以顯示此模塊的使能端口。此端口可以控制模塊的執(zhí)行。當(dāng)此端口的輸入非零時(shí)，模塊被視為啟用；當(dāng)輸入為0時(shí)，模塊被視為禁用。輸入的值在執(zhí)行模塊的同一時(shí)間步進(jìn)行檢查。指定用于將狀態(tài)重置為初始條件的觸發(fā)事件。Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Delay：環(huán)形緩沖區(qū)：數(shù)組緩沖每次挪動(dòng)數(shù)組中所有數(shù)據(jù)，保證數(shù)組索引的第一個(gè)值為延遲后的數(shù)據(jù)；環(huán)形緩沖實(shí)用獨(dú)立索引來標(biāo)記數(shù)據(jù)頭的位置，該位置即是延遲后的數(shù)據(jù)。二、離散時(shí)間函數(shù)模塊環(huán)形緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖操作數(shù)組緩沖區(qū)數(shù)據(jù)緩沖操作取延遲后數(shù)據(jù)操作Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Delay：狀態(tài)屬性設(shè)置：設(shè)置狀態(tài)名并將其關(guān)聯(lián)到信號(hào)后，生成代碼中的延遲緩沖數(shù)據(jù)名稱使用設(shè)定名稱；設(shè)置狀態(tài)名但不將其關(guān)聯(lián)到信號(hào)，狀態(tài)名成為緩沖數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體的一個(gè)成員。二、離散時(shí)間函數(shù)模塊Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Difference：簡(jiǎn)介：Difference模塊輸出當(dāng)前輸入值減去上一輸入值的差值；從代碼生成情況看，Difference實(shí)際在使用的是UnitDelay模塊；二、離散時(shí)間函數(shù)模塊Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Difference：主要設(shè)置：“Initialconditionforpreviousinput”為上一個(gè)輸入設(shè)置初始條件；“Inputprocessing”指定模塊是執(zhí)行基于樣本還是基于幀的處理：二、離散時(shí)間函數(shù)模塊處理方式說明Elementsaschannels(samplebased)將輸入信號(hào)的每個(gè)元素視為一個(gè)單獨(dú)的通道（基于樣本的處理）Columnsaschannels(framebased)將輸入信號(hào)的每一列視為一個(gè)單獨(dú)的通道（基于幀的處理）Inherited繼承輸入信號(hào)的處理模式并相應(yīng)地延遲輸入?？梢酝ㄟ^觀察信號(hào)線來確定輸入信號(hào)是基于樣本還是基于幀。Simulink用單線條表示基于樣本的信號(hào)，用雙線條表示基于幀的信號(hào)初始值為0和3的效果對(duì)比Simulink查表和延時(shí)模塊介紹Difference：二、離散時(shí)間函數(shù)模塊信號(hào)屬性設(shè)置：設(shè)置輸出類型；定點(diǎn)運(yùn)算相關(guān)設(shè)置；溢出處理設(shè)置。說