matlab simulink 中 gateway 参数设置

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本文探讨了在MATLAB Simulink中，Gateway模块的参数设置，如'wrap'和'saturate'，如何影响仿真结果。通过举例说明，当设置采样时间为0.01s，sine波频率为1Hz，幅值为140，仿真时间为2s时，两种不同设置下的仿真输出图示差异。
 一、Overflow:   当数据发生溢出时，开发人员有三种处理方法：
             当选择 saturate(饱和)模式时，将数据饱和在正的最大值或负的最小值，也就是当我们数据发生溢出时候，我们只得到我们在极限时候的数据，而对溢出无视。有符号四位数据: +7(0111) ~ -8(1000)
             当选择 wrap 模式时， 做绕回处理，即最大值加1结果是最小值，最小值减1得到最大值；也就是溢出时候直接给上一位进位。有符号四位数据：本来最大是 0111(+7)，发生溢出变为 1000(-8)
             当选择 Flag as error 模式时，将数据溢出标记到 simulink 的错误报告中。

二、Quantization:  当出现量化误差时，开发人员有两种处理方式：
        当选择 Round(四舍五入) 模式时，将数据四舍五入到最接近的开发人员定义精度可表示的数值上；
        当选择 Truncate(截短) 模式时，直接将开发人员定义精度无法表示部分数值丢弃。
      

For Example


EX1

                                                                                     二进制                                  十进制
4 bits in / 4 bits out      
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<think>我们正在讨论如何在Simulink中集成Cruise进行联合仿真。根据引用资料，CRUISE与MATLAB有四种连接方式： 1. MATLAB DLL：通过Simulink的RTW生成动态链接库(DLL)文件并集成到CRUISE中。 2. MATLAB API：CRUISE与MATLAB的在线联合仿真（CRUISE在前台，MATLAB被调用）。 3. CRUISE Interface：CRUISE与MATLAB的在线联合仿真（MATLAB在前台，CRUISE被调用）。 4. CRUISE Interface CMC：CRUISE通过CMC编译后以S-function形式集成于MATLAB中。 用户的问题是“在Simulink中集成Cruise”，即希望以Simulink为主环境，调用Cruise模型。因此，我们关注第4种方式（CRUISE Interface CMC）和第3种方式（CRUISE Interface）中的部分情况。 根据引用[3]和[4]： - CRUISE Interface CMC：将CRUISE模型编译成S-function，然后集成到Simulink中。这种方式下，Simulink是主程序，CRUISE作为被调用的模块。 - 引用[4]提到：“这种使用Simulink通过S函数调用CRUISE工程的方式也方便广大搞学术研究的朋友，在Matlab实现更多高大上的优化算法。” 因此，我们重点介绍CRUISE Interface CMC方式（即S函数方式）的步骤。 ### 步骤概览： 1. **准备CRUISE模型**：在CRUISE中完成模型搭建，并设置好需要与Simulink交换的输入输出接口。 2. **编译CRUISE模型为CMC文件**：使用CRUISE的CMC（Component Mode Compilation）编译器将CRUISE工程编译成S-function所需的文件（包括.mexw64或.mexw32等）。 3. **在Simulink中集成**：在Simulink中通过S-Function模块调用编译后的CRUISE模型。 4. **配置联合仿真参数**：设置仿真步长、通信步长等参数。 5. **运行联合仿真**：在Simulink中运行仿真，并分析结果。 ### 详细步骤： #### 1. 准备CRUISE模型 - 在CRUISE中，确保模型已经搭建完成，并且定义了输入输出接口（例如，通过使用Signal Gateway组件）。 - 输入输出接口通常包括： - 输入：来自控制策略的信号（如油门踏板、制动踏板、挡位等）。 - 输出：车辆状态（如车速、发动机转速、电池SOC等）。 #### 2. 编译CRUISE模型为CMC文件 - 在CRUISE软件中，选择菜单栏中的“Tools” -> “Compile Project for Co-Simulation” -> “CRUISE Interface CMC”。 - 选择需要编译的工程和任务，然后设置编译输出目录。 - 点击编译，CRUISE会生成一个S-function模块（包括.c, .h, .mexw64等文件）以及一个描述接口的.m文件（如`cruise_interface.m`）。 #### 3. 在Simulink中集成 - 打开MATLAB/Simulink，新建一个模型。 - 在Simulink库浏览器中找到“User-Defined Functions”组，拖拽一个“S-Function”模块到模型中。 - 双击S-Function模块，设置S-function名称（即编译生成的.mexw64文件名，例如`cruise_interface`）。 - 点击“S-Function Parameters”对话框中的“Edit”按钮，可以查看和修改参数（如果有的话）。通常，参数包括CRUISE工程路径、任务索引等（这些信息在编译时生成的.m文件中会有说明）。 - 将S-Function模块的输入输出端口与Simulink中的其他模块（如控制器、信号源、示波器等）连接起来。 #### 4. 配置联合仿真参数 - 在Simulink中，设置仿真参数（如仿真时间、求解器等）。由于CRUISE模型通常需要较小的步长，建议使用定步长求解器（如ode1或ode4），步长根据CRUISE模型的要求设置（例如0.01秒）。 - 在S-Function模块的参数中，可能需要设置通信步长（即CRUISE内部的计算步长），这个步长应该与Simulink的仿真步长一致。 #### 5. 运行联合仿真 - 运行Simulink模型，CRUISE模型将在后台运行，并通过S-Function与Simulink交换数据。 - 通过示波器等模块观察仿真结果。 ### 注意事项： - **版本兼容性**：确保CRUISE和MATLAB/Simulink的版本兼容。具体版本要求参考CRUISE的安装文档（如引用[3]中提到的版本说明）。 - **路径设置**：确保编译生成的S-function文件（.mexw64等）和.m文件在MATLAB的当前路径或搜索路径中。 - **仿真速度**：引用[4]提到，这种方式比DLL方式慢，但比MATLAB API方式快，且便于调试策略。 - **任务限制**：引用[4]指出，这种方式一次只能运行一个仿真任务（通过任务文件夹索引和任务索引确定）。 ### 示例S-Function参数设置： 假设编译后生成的文件为`cruise_interface.mexw64`和`cruise_interface.m`，在`cruise_interface.m`中会描述S-Function需要的参数。通常，参数包括： - `project_path`: CRUISE工程文件（.cpr）的完整路径。 - `task_folder_index`: 任务文件夹索引（整数，通常为0）。 - `task_index`: 任务索引（整数，从0开始）。 在S-Function模块的参数对话框中，设置： ``` S-function name: cruise_interface S-function parameters: 'D:\Projects\vehicle.cpr', 0, 0 ``` ### 联合仿真模型结构示例： ``` [Simulink控制器] --> [Cruise S-Function] --> [车辆输出] | | <---------------------- ``` ### 引用说明： - 以上步骤参考了CRUISE与Simulink联合仿真的四种方式（引用[3]）以及CRUISE Interface CMC方式的具体应用（引用[4]）。[^3][^4] §§相关问题§§ 1. CRUISE与Simulink联合仿真中，如何设置输入输出接口？ 2. 编译CRUISE模型为S-function时遇到错误怎么办？ 3. 如何提高CRUISE与Simulink联合仿真的速度？ 4. CRUISE Interface CMC方式与其他联合仿真方式相比有什么优缺点？</think>### Simulink中集成Cruise进行联合仿真的步骤 根据引用资料，CRUISE与Simulink联合仿真主要有四种方式（引用[3]），其中 **CRUISE Interface CMC** 方式可实现将CRUISE模型以S-function形式集成到Simulink中，具体步骤如下： --- #### **步骤1：选择联合仿真方式** 推荐使用 **CRUISE Interface CMC** 模式（引用[3][4]）： - **核心原理**：将CRUISE工程通过CMC编译器生成S-function模块，嵌入Simulink模型。 - **优势**： - Simulink作为主控环境，可直接调试控制策略（引用[4]）； - 支持复杂算法开发（如优化算法）； - 仿真速度优于MATLAB API方式（引用[4]）。 #### **步骤2：环境配置** 1. **版本匹配**： - 确保CRUISE、MATLAB/Simulink、C编译器版本兼容（引用[3]）。 - 示例：CRUISE M 2021需搭配MATLAB R2020a。 2. **安装CMC编译器**： - 在CRUISE安装目录中启用`CRUISE Interface CMC`组件（引用[3]）。 #### **步骤3：编译CRUISE模型为S-function** 1. 在CRUISE中打开工程文件（`.cpr`）。 2. 选择菜单：`Tools → Compile Project for Co-Simulation → CRUISE Interface CMC`。 3. 设置输出路径，生成以下文件（引用[3]）： - `.c`（C源码） - `.mexw64`（Windows S-function二进制） - 接口描述文件（定义输入/输出变量）。 #### **步骤4：在Simulink中集成S-function** 1. **添加S-Function模块**： - 在Simulink库浏览器中找到`User-Defined Functions → S-Function`。 - 拖入模型，双击设置参数： - `S-function name`：填写生成的`.mexw64`文件名（如`cruise_interface`）。 - `Parameters`：输入CRUISE工程路径、任务索引（引用[4]）。 ```plaintext 示例参数：'D:\project\vehicle.cpr', 0, 0 // (工程路径, 任务文件夹索引, 任务索引) ``` 2. **连接输入输出**： - **输入**：来自Simulink控制策略的信号（如油门、制动指令）。 - **输出**：CRUISE计算的车辆状态（车速、电池SOC等）。 - 接口变量需与CRUISE模型的`Signal Gateway`组件定义一致（引用[4]）。 #### **步骤5：配置仿真参数** 1. **求解器设置**： - 使用**定步长**求解器（如`ode1`），步长与CRUISE模型一致（通常0.01-0.1秒）。 2. **通信步长**： - 确保Simulink与CRUISE的数据交换步长相同（引用[4]）。 #### **步骤6：运行与调试** 1. 启动Simulink仿真，CRUISE模型在后台运行。 2. 通过**示波器**实时监控信号（引用[4]）。 3. **调试技巧**： - 若仿真崩溃，检查接口变量数据类型是否匹配； - 任务索引错误可能导致单次仿真仅运行一个任务（引用[4]）。 --- ### **关键注意事项** 1. **版本兼容性** - CRUISE M版本需匹配MATLAB版本（引用[3]），否则CMC编译失败。 2. **仿真速度** - CMC方式速度慢于DLL方式，但优于MATLAB API（引用[4]）。 3. **任务限制** - 每次仿真仅支持单一任务（需通过任务索引指定）（引用[4]）。 --- ### 引用说明 - 联合仿真原理及模式选择：引用[3][4]； - CMC编译与接口配置：引用[3]； - 仿真调试与限制：引用[4]。 [^3][^4]
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