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Matlab中S
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S-函数使Simulink的功能大大扩充，除Mmatlab外，用户还可以用其他语言（C/C++/FORTRAN/Ada）编写实现算法，很强大的同时也对使用者提出了较高的要求。下面是编写S-函数的整个流程： 0 基础知识 （1）Simulink仿真过程Simulnk仿真分为两步：初始化、仿真循环。仿真是由求解器控制的，求解器主要作用是：计算模块输出、更新模块离散状态、计算连续状态。求解器传递给系统的信息包括：时间、输入和当前状态。系统的作用：计算模块的输出、更新状态、计算状态导数，然后将这些信息传递给求解器。求解器和系统之间的信息传递是通过不同标志来控制的。  、
（2）S-函数控制流 
（3）S-函数的几个概念
1） 直接馈通 在编写S-函数时，初始化函数中需要对sizes.DirFeedthrough 进行设置，如果输出函数mdlOutputs或者对于变采样时间的mdlGetTimeOfNextVarHit是输入u的函数，则模块具有直接馈通的特性sizes.DirFeedthrough=1;否则为0。
2） 采样时间 仿真步长就是整个模型的基础采样时间，各个子系统或模块的采样时间，必须以这个步长为整数倍。 连续信号和离散信号对计算机而言其实都是采样而来的，只是采样时间不同，连续信号采样时间可认为趋于0且基于微分方程，离散信号采样时间比较长基于差分方程。离散信号当前状态由前一个时刻的状态决定，连续信号可以通过微分方程计算得到。如果要将连续信号离散化还要考虑下信号能否恢复的问题，即香农定理。
采样时间点的确定：下一个采样时间=（n*采样间隔）+ 偏移量，n表示当前的仿真步，从0开始。 对于连续采样时间，ts可以设置为[0 0]，其中偏移量为0； 对于离散采样时间，ts假设为[0.25 0.1]，表示在S-函数仿真开始后0.1s开始每隔0.25s运行一次，当然每个采样时刻都会调用mdlOutPuts和mdlUpdate函数； 对于变采样时间，即离散采样时间的两次采样时间间隔是可变的，每次仿真步开始时都需要用mdlGetTimeNextVarHit计算下一个采样时间的时刻值。ts可以设置为[-2 0]。 对于多个任务，每个任务都可以以不同的采样速率执行S-函数，假设任务A在仿真开始每隔0.25s执行一次，任务B在仿真后0.1s每隔1s执行一次，那么ts设置为[0.25 0.1;1.0 0.1]，具体到S-函数的执行时间为[0 0.1 0.25 0.5 0.75 1.0 1.1…]。 如果用户想继承被连接模块的采样时间，ts只要设置为[-1 0]。 1 S-函数的编写 1.1 S函数的输入输出参数含义首先打开M-文件的模版函数：function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfuntmpl(t,x,u,flag) 这个是无参的，如果有参数格式为：function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfuntmpl(t,x,u,flag,p1,p2,...)
（1） function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 0; %连续状态个数 sizes.NumDiscStates = 0; %离散状态个数 sizes.NumOutputs = 0; %输出个数 sizes.NumInputs = 0; %输入个数 sizes.DirFeedthrough = 1; %是否直接馈通 sizes.NumSampleTimes = 1; %采样时间个数，至少一个 sys = simsizes(sizes); %将size结构传到sys中 x0 = []; %初始状态向量，由传入的参数决定，没有为空 str = []; ts = [0 0]; %设置采样时间，这里是连续采样，偏移量为0 % Specify the blocksimStateCompliance. The allowed values are: % 'UnknownSimState', < The defaultsetting; warn and assume DefaultSimState % 'DefaultSimState', < Same sim state as abuilt-in block % 'HasNoSimState', < No sim state % 'DisallowSimState' < Error out whensaving or restoring the model sim state simStateCompliance = 'UnknownSimState';（2） functionsys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u) sampleTime = 1; % Example, set the next hit to be one secondlater. sys = t + sampleTime;
（3） functionsys=mdlOutputs(t,x,u) sys = [];
（4） function sys=mdlUpdate(t,x,u) sys = [];
（5） functionsys=mdlDerivatives(t,x,u) sys = [];
（6） functionsys=mdlTerminate(t,x,u) sys = [];2 实例解析 在编写S-函数之前要确定系统是否有状态变量、是连续还是离散状态以及输入输出个数、是否传入参数、采样时间等因素，针对不同的系统进行初始化、编写不同的子函数。 以matlab自带的限制积分函数程序limintm为例，讲解S-函数的编写。 Simulink系统： 
S-函数设置：其中传入的参数2,3,2.5分别表示为积分上限、积分下限和初始积分条件。 
输出图形： 
S-函数分析： function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=limintm(t,x,u,flag,lb,ub,xi) %传入的三个参数放在后面lb,ub,xi的位置 %LIMINTM Limited integrator implementation. % Example MATLAB file S-function implementing a continuous limited integrator % where the output is bounded by lower bound (LB) and upper bound (UB) % with initial conditions (XI). % % See sfuntmpl.m for a general S-function template. % % See also SFUNTMPL. % Copyright 1990-2009 The MathWorks, Inc. % $Revision: 1.1.6.2 $ switch flag %%%%%%%%%%%%%%%%%% % Initialization % %%%%%%%%%%%%%%%%%% case 0 [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = mdlInitializeSizes(lb,ub,xi); %%%%%%%%%%%%%%% % Derivatives % %%%%%%%%%%%%%%% case 1 sys = mdlDerivatives(t,x,u,lb,ub); %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% % Update and Terminate % %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% case {2,9} sys = []; % do nothing %%%%%%%%%% % Output % %%%%%%%%%% case 3 sys = mdlOutputs(t,x,u); otherwise DAStudio.error('Simulink:blocks:unhandledFlag', num2str(flag)); end % end limintm % %============================================================================= % mdlInitializeSizes % Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function. %============================================================================= % function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = mdlInitializeSizes(lb,ub,xi) sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 1;%1个连续状态，即积分状态 sizes.NumDiscStates = 0; sizes.NumOutputs = 1; sizes.NumInputs = 1; sizes.DirFeedthrough = 0; sizes.NumSampleTimes = 1; sys = simsizes(sizes); str = []; x0 = xi; %积分状态初始条件‘ ts = [0 0]; % sample time: [period, offset] % speicfy that the simState for this s-function is same as the default simStateCompliance = 'DefaultSimState'; % end mdlInitializeSizes % %============================================================================= % mdlDerivatives % Compute derivatives for continuous states. %============================================================================= % function sys = mdlDerivatives(t,x,u,lb,ub) if (x = ub & u>0 ) sys = 0; else sys = u; end % end mdlDerivatives % %============================================================================= % mdlOutputs % Return the output vector for the S-function %============================================================================= % function sys = mdlOutputs(t,x,u) sys = x; % end mdlOutputs
参考： 《基于MATLAB/Simulink系统仿真权威指南》
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