MATLAB中的S-Function的用法（C语言）

1. S-Function简介  

S-Function是system-function的缩写。说得简单，S-Function就是用MATLAB所提供的模型不能完全满足用户，而提供给用户自己编写程序来满足自己要求模型的接口。

 

2. MEX函数与M文件的区别

第一，  MEX 函数能实现的回调函数比M-文件能实现的回调函数要多得多；

第二，  MEX 函数直接访问内部数据结构SimStruct，SimStruct 是Simulink 用来保存关于S-function 信息的一个数据结构；

第三，  MEX 函数也可使用MATLAB MEX 文件API 直接来访问MATLAB 的工作空间。

如果一个C MEX文件与一个M文件具有相同的名字，则C MEX文件被优先使用，即在S-Function块中使用的是C MEX文件。

 

3. 基础知识

3.1 直接馈通(direct feedthrough)

 直接馈通表示系统的输出或可变采样时间是否受到输入的控制。

a.  输出函数（mdlOutputs或flag==3）是输入u的函数。即，如果输入u在mdlOutputs中被访问，则存在直接馈通。

b.  对于一个变步长S-Function的“下一个采样时间”函数（mdlGetTimeOfNextVarHit或flag==4）中可以访问输入u。

例如，一个需要其输入的系统（也就是具有直接馈通）是运算y=kXu,其中，u是输入，k是增益，y是输出。

又如，一个不需要其输入的系统（也就是没有直馈通）是一种简单的积分运算：

输出：y=x；

导数：dx/dt=u

其中，x是状态，dx/dt是状态对时间的导数，u是输入，y是输出。

正确设置直接馈通标志是十分重要的，因为它影响模型中块的执行顺序，并可用检测代数环。

3.2 dynamically sized inputs 

主要是给出：输入连续状态数目（size.NumContStates),离散状态数目（size.NumDiscStates) ,输出数目（size.NumOutputs),输入数目(size.NumInputs),Direct Feedthrough(size.Dir Feedthrough)。 

3.3 setting sample times and offsets

setting smaple times and offsets主要设置采样时间.

3.4 Level-1 和Level-2

Level 1 提供一个简单的接口，可与少部分的S函数API交互。Matlab对于这种方式的支持更多的是为了保持与以前版本的兼容，现在推荐采用的是Level 2 S函数。

 

4. S-Function实例

S-Function的仿真流程

例如要创建一个有1输入（2维），2输出（1维），3个参数，还有全局变量的S-Function。 过程如下：

a. 新建sfunction的C语言文件

打开simulink，点击User-Defined Functions里面的S-Function Examples。这个里面有多个语言版本的模板，有C，C++，Ada，Fortran和M语言的版本，其实都大同小异，只要了解几个函数就很容易使用