Simulink代码生成： 调用Matlab函数

本文研究Simulink模型中调用Matlab函数的方法。

1 Matlab Function模块

在Simulink中建模的时候，有时会发现自己想要的功能很难通过Simulink中常规的模块和子系统实现，但是通过Matlab函数却可以很容易地实现。

根据博主工作经验，认为在以下情况比较适合用Matlab而不是Simulink实现：

• for循环或while循环较多
• 结构体定义较复杂，例如结构体嵌套结构体
• 想要调用Matlab的某个工具箱函数
• 习惯写代码而不是搭模型

针对以上问题，可以在Simulink中使用Matlab Function模块，然后在模块内写Matlab代码。从而实现了通过Simulink模型调用Matlab函数。

2 建模与代码生成

本章节通过勾股定理的例子，演示Matlab Function模块的建模。

1）打开Simulink，拖出一个Matlab Function模块。双击模块进入，可以看到里面已经有一个名为fcn的函数定义。

2）将函数修改为下图的勾股定理计算。

在c = gougu(a,b)这个Matlab函数中，a,b相当于子系统的输入，c相当于子系统的输出。

3）点击右上角的Edit Data，可以编辑输入输出的属性。这里把输入输出的数据类型都改为single。相当于Simulink子系统中的Inport和Outport的类型一样。

4）保存关闭函数编辑窗口，在模型中添加输入的常数和disp模块，然后运行模型，观察输出结果。注意，由于在函数里定义了输入输出的数据类型，外面的信号接口要输入single型常数。

5）为验证代码生成，将输入端替换成Inport，输出端替换成Outport并配置好代码生成（可参照https://blog.csdn.net/u013288925/article/details/104851546）。

6）Ctrl + B生成代码。在生成的step函数中就实现了勾股定理的C代码。

3 Matlab Function中的数据管理

3.1 关联Signal对象

在Edit Data中，可以配置输入输出关联数据字典中的Signal对象。
1）在Ports and Data Manager中勾选Data must resolve to signal object。

2）在Matlab工作空间中新建一个Signal对象，并将类型和StorageClass配置如下。

3）Ctrl + B生成代码。可以看到c变量定义到了data.c中。

3.2 建立函数内的参数

1）在Ports and Data Manager中中点击Add–>Data新建一个参数。

2）将参数的Name改为d，Scope改为Parameter，Type改为single。

3）在Matlab工作空间中新建一个常量d=single(0.1)。

4）把Matlab Function中的代码中改为开根号后乘以d。

5）Ctrl + B生成代码。从代码中可以看出，step函数把参数d内联进去了。

4 Matlab Function生成代码的限制

Matlab Function生成代码的限制很多，譬如不支持动态内存分配、不支持元胞数组等。

另外，也有很多matlab函数和工具包也不能生成代码，具体可以参照Matlab Function中右上角的帮助文件。

5 Matlab Function的使用心得

博主比较擅长写Matlab脚本，所以对Matlab Function的使用还是很顺手的。下面是博主工作中的一些心得体会，可以帮助自己方便地使用这个模块。

5.1 Matlab Function中打断点

仿真用的模型中如果用到了Matlab Function模块，就可以在里面打断点调试。譬如下面的模块，博主在for循环内打了个断点。

然后运行整个Simulink模型，模型就会在第一个仿真步长停下来，并停在断点处。

这时就能看到断点前的每一个变量的数值了。

另外，也可以先仿真到某一个时间点，再打断点进入Matlab Function。这样就可以看到该时刻Matlab Function内部的情况了。

5.2 通过脚本输出数据

在Matlab Function中也可以写一些和生成代码无关的脚本，用于输出数据或是画图。例如下图中，在计算完y的数值后，通过fopen函数把数值写道文件里面。

这样的方式可以非常灵活地实时打印数据，而不用弄一大堆Scope模块去观察仿真数据。

6 总结

Matlab Function模块的使用可以让Simulink集成Matlab函数，需要根据自身项目特点灵活使用是用Matlab还是Simulink模块编写控制算法。

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