MATLAB圖形用戶界面設計仿真等.ppt

第7章 MATLAB圖形用戶界面設計,7.1 菜單設計 7.2 對話框設計 7.3 用戶界面設計工具,目錄,7.1 菜單設計,7.1.1 用戶菜單的建立 建立一級菜單項的函數(shù)調用形式為： 一級菜單項句柄=uimenu(圖形窗口句柄，屬性名1，屬性值1，屬性名2，屬性值2，) 建立子菜單項的函數(shù)調用形式為： 子菜單項句柄=uimenu(一級菜單項句柄，屬性名1，屬性值1，屬性名2，屬性值2，),目錄,7.1.2 菜單對象常用屬性 菜單對象具有Children、Parent、Tag、Type、UserData、Visible等公共屬性。除公共屬性外，還有一些常用的特殊屬性。,目錄,例7.1建立“圖形演示系統(tǒng)”菜單。菜單條中含有3個菜單項：Plot、Option和Quit。Plot中有Sine Wave和Cosine Wave兩個子菜單項，分別控制在本圖形窗口畫出正弦和余弦曲線。Option菜單項的內容如圖7.1所示。其中Grid on和Grid off控制給坐標軸加網(wǎng)格線，Box on和Box off控制給坐標軸加邊框，而且這4項只有在畫有曲線時才是可選的。Figure Color控制圖形窗口背景顏色。Quit控制是否退出系統(tǒng)。,程序如下： screen=get(0,ScreenSize); W=screen(3);H=screen(4); figure(Color,1,1,1,Position,0.2*H,0.2*H,0.6*W,0.4*H,. Name,圖形演示系統(tǒng),NumberTitle,off,MenuBar,none); %定義Plot菜單項 hplot=uimenu(gcf,Label,目錄,7.1.3 快捷菜單 在MATLAB中，可以使用uicontextmenu函數(shù)和圖形對象的UIContextMenu屬性來建立快捷菜單，具體步驟為： (1)利用uicontextmenu函數(shù)建立快捷菜單。 (2)利用uimenu函數(shù)為快捷菜單建立菜單項。 (3)利用set函數(shù)將該快捷菜單和某圖形對象聯(lián)系起來。,目錄,hfigcor=uimenu(hoption,Label,例7.2 繪制曲線y=2e-0.5xsin(2x)，并建立一個與之相聯(lián)系的快捷菜單，用以控制曲線的線型和曲線寬度。 程序如下： x=0:pi/100:2*pi; y=2*exp(-0.5*x).*sin(2*pi*x); hl=plot(x,y); hc=uicontextmenu; %建立快捷菜單 hls=uimenu(hc,Label,線型); %建立菜單項 hlw=uimenu(hc,Label,線寬); uimenu(hls,Label,虛線,Call,set(hl,LineStyle,:);); uimenu(hls,Label,實線,Call,set(hl,LineStyle,-);); uimenu(hlw,Label,加寬,Call,set(hl,LineWidth,2);); uimenu(hlw,Label,變細,Call,set(hl,LineWidth,0.5);); set(hl,UIContextMenu,hc); %將該快捷菜單和曲線對象聯(lián)系起來,目錄,7.2 對話框設計,7.2.1 對話框的控件 (1)按鈕(Push Button)。 (2)雙位按鈕(Toggle Button)。 (3)單選按鈕(Radio Button)。 (4)復選框(Check Box)。 (5)列表框(List Box)。 (6)彈出框(Popup Menu)。 (7)編輯框(Edit Box)。 (8)滑動條(Slider)。 (9)靜態(tài)文本(Static Text)。 (10)邊框(Frame)。,目錄,7.2.2 對話框的設計 1. 建立控件對象 MATLAB提供了用于建立控件對象的函數(shù)uicontrol，其調用格式為： 對象句柄=uicontrol(圖形窗口句柄，屬性名1，屬性值1，屬性名2，屬性值2，) 其中各個屬性名及可取的值和前面介紹的uimenu函數(shù)相似，但也不盡相同，下面將介紹一些常用的屬性。 2. 控件對象的屬性 MATLAB的10種控件對象使用相同的屬性類型，但是這些屬性對于不同類型的控件對象，其含義不盡相同。除Children、Parent、Tag、Type、UserData、Visible等公共屬性外，還有一些常用的特殊屬性。,目錄,例7.3 建立數(shù)制轉換對話框。在左邊輸入一個十進制整數(shù)和216之間的數(shù)，單擊“轉換”按鈕能在右邊得到十進制數(shù)所對應的216進制字符串，單擊“退出”按鈕退出對話框。 程序如下： hf=figure(Color,0,1,1,Position,100,200,400,200,. Name,數(shù)制轉換,NumberTitle,off,MenuBar,none); uicontrol(hf,Style,Text, Units,normalized,. Position,0.05,0.8,0.45,0.1,Horizontal,center,. String,輸 入 框,Back,0,1,1); uicontrol(hf,Style,Text,Position,0.5,0.8,0.45,0.1,. Units,normalized,Horizontal,center,. String,輸 出 框,Back,0,1,1); uicontrol(hf,Style,Frame,Position,0.04,0.33,0.45,0.45,. Units,normalized,Back,1,1,0); uicontrol(hf,Style,Text,Position,0.05,0.6,0.25,0.1,. Units,normalized,Horizontal,center,. String,十進制數(shù),Back,1,1,0); uicontrol(hf,Style,Text,Position,0.05,0.4,0.25,0.1,. Units,normalized,Horizontal,center,. String,216進制,Back,1,1,0); he1=uicontrol(hf,Style,Edit,Position,0.25,0.6,0.2,0.1,. Units,normalized,Back,0,1,0); he2=uicontrol(hf,Style,Edit,Position,0.25,0.4,0.2,0.1,. Units,normalized,Back,0,1,0); uicontrol(hf,Style,Frame,Position,0.52,0.33,0.45,0.45,. Units,normalized,Back,1,1,0); ht=uicontrol(hf,Style,Text,Position,0.6,0.5,0.3,0.1,. Units,normalized,Horizontal,center,Back,0,1,0); COMM=n=str2num(get(he1,String);,b=str2num(get(he2,String);,. dec=trdec(n,b);,set(ht,string,dec); uicontrol(hf,Style,Push,Position,0.18,0.1,0.2,0.12,. String,轉 換,Units,normalized,Call,COMM); uicontrol(hf,Style,Push,Position,0.65,0.1,0.2,0.12,. String,退 出,Units,normalized,Call,close(hf);,目錄,程序調用了trdec.m函數(shù)文件，該函數(shù)的作用是將任意十進制整數(shù)轉換為216進制字符串。trdec.m函數(shù)文件如下： function dec=trdec(n,b) ch1=0123456789ABCDEF; %十六進制的16個符號 k=1; while n=0 %不斷除某進制基數(shù)取余直到商為0 p(k)=rem(n,b); n=fix(n/b); k=k+1; end k=k-1; strdec=; while k=1 %形成某進制數(shù)的字符串 kb=p(k); strdec=strcat(strdec,ch1(kb+1:kb+1); k=k-1; end dec=strdec;,目錄,例7.4 建立圖形演示對話框。在編輯框輸入繪圖命令，單擊“繪圖”按鈕能在左邊坐標軸得到所對應的圖形，彈出框提供色圖控制，列表框提供坐標網(wǎng)格線和坐標邊框控制。 程序如下： clf; set(gcf,Unit,normalized,Position,0.2,0.3,0.65,0.35); set(gcf,Menubar,none,Name,圖形演示,NumberTitle,off); axes(Position,0.05,0.15,0.55,0.7); uicontrol(gcf,Style,text, Unit,normalized,. Posi,0.63,0.85,0.2,0.1,String,輸入繪圖命令,Horizontal,center); hedit=uicontrol(gcf,Style,edit,Unit,normalized,Posi,0.63,0.15,0.2,0.68,. Max,2); %Max取2，使Max-Min1，從而允許多行輸入 hpopup=uicontrol(gcf,Style,popup,Unit,normalized,. Posi,0.85,0.8,0.15,0.15,String,Spring|Summer|Autumn|Winter); hlist=uicontrol(gcf,Style,list,Unit,normalized,. Posi,0.85,0.55,0.15,0.25,String,Grid on|Grid off|Box on|Box off); hpush1=uicontrol(gcf,Style,push,Unit,normalized,. Posi,0.85,0.35,0.15,0.15,String,繪 圖); uicontrol(gcf,Style,push,Unit,normalized,. Posi,0.85,0.15,0.15,0.15,String,關 閉,Call,close all); set(hpush1,Call,COMM(hedit,hpopup,hlist); set(hlist,Call,COMM(hedit,hpopup,hlist); set(hpopup,Call,COMM(hedit,hpopup,hlist); COMM.m函數(shù)文件： function COMM(hedit,hpopup,hlist) com=get(hedit,String); n1=get(hpopup,Value); n2=get(hlist,Value); if isempty(com) %編輯框輸入非空時 eval(com); %執(zhí)行從編輯框輸入的命令 chpop=spring,summer,autumn,winter; chlist=grid on,grid off,box on,box off; colormap(eval(chpopn1); eval(chlistn2); end,目錄,7.3 用戶界面設計工具,7.3.1 圖形界面控制面板 7.3.2 屬性編輯器 7.3.3 事件過程編輯器 7.3.4 菜單編輯器 7.4.5 位置調整工具,目錄,例7.5 利用界面設計工具設計用戶界面。具體要求是： (1)在編輯框輸入形成數(shù)據(jù)z的命令，然后選擇三個按鈕中的一個，即可繪制出z的圖形。 (2)選擇彈出框中的某個色圖，能及時地更改繪圖的顏色。 (3)在圖形窗口缺省的菜單條上添加一個菜單項Options，Options下又有兩個子菜單項White和Red，選中White項時，圖形窗口將變成白色，選中Red項時，圖形窗口將變成紅色。 操作步驟如下： (1)打開圖形界面控制面板，添加有關圖形對象。 (2)利用屬性編輯器，設置圖形對象的屬性。 (3)添加Options菜單項。,目錄,第8章 MATLAB筆記本,8.1 筆記本的安裝及啟動 8.2 輸入單元的定義與執(zhí)行 8.3 計算區(qū)的定義與執(zhí)行 8.4 輸出格式控制 8.5 Notebook菜單的其他命令 8.6 M-book模板樣式的修改,目錄,8.1 筆記本的安裝及啟動,8.1.1 筆記本的安裝 在MATLAB命令窗口輸入：notebook -setup 8.1.2筆記本的啟動 1.從Word中啟動筆記本 2.從MATLAB中啟動筆記本,目錄,8.1.3 MATLAB筆記本的界面 MATLAB筆記本的界面和通常的Word界面主要有兩點區(qū)別： (1)在菜單欄中多了一個Notebook菜單項，筆記本的許多操作都可以通過該菜單項的命令來完成。 (2)在“文件”菜單項下多了一個New M-book命令項。如果在M-book模板下要建立新的M-book文檔，可以選擇該命令。,目錄,8.2 輸入單元的定義與執(zhí)行,8.2.1基本操作 1.輸入單元的定義 首先選中所需命令，然后在Notebook菜單項中選擇Define Input Cell命令，于是被選中的MATLAB命令成為輸入單元。也可以在選中所需命令后，直接按組合鍵Alt+D。 2.輸入單元的執(zhí)行 選擇Notebook菜單項中的Evaluate Cell命令或直接按組合鍵Ctrl+Enter。 3.輸出單元 輸入單元執(zhí)行后產(chǎn)生輸出單元。,目錄,例8.1定義并執(zhí)行輸入單元。 操作步驟如下： (1)在文檔中輸入MATLAB命令。 (2)選中命令行，在Notebook菜單項中選Define Input Cell命令或直接按組合鍵Alt+D，于是命令行就變成了“綠色”的輸入單元。 (3)若要把輸入單元送去執(zhí)行，則可用Notebook菜單項中的Evaluate Cell命令或直接按組合鍵Ctrl+Enter，執(zhí)行后產(chǎn)生“藍色”的輸出單元：,目錄,4.輸入單元定義與執(zhí)行同時進行 先選中MATLAB命令，然后從Notebook菜單項中選擇Evaluate Cell命令或直接按組合鍵Ctrl+Enter，不但使被選中的命令成為輸入單元，而且送去執(zhí)行，產(chǎn)生輸出單元。 例8.2輸入單元定義與執(zhí)行同時進行。 在英文狀態(tài)下，以文本方式鍵入命令，然后選中命令并按Ctrl+Enter鍵，則得到輸入、輸出單元。,目錄,8.2.2 自初始化單元及其應用 1.自初始化單元 選擇Notebook菜單中的Define AutoInit Cell命令即可。 2.自初始化單元的應用,目錄,8.2.3單元群及其應用 1.單元群 單元群(Cell Group)是多行輸入單元或自初始化單元組成的一個整體。 2.單元群的應用 單元群的用途主要有兩個： (1)為保證MATLAB命令結構(如循環(huán)結構、條件結構)的完整。 (2)為保證輸出結果(如圖形)的完整。,目錄,8.2.4單元的循環(huán)執(zhí)行 利用Notebook菜單中的Evaluate Loop命令可實現(xiàn)單元的循環(huán)執(zhí)行。,目錄,8.3 計算區(qū)的定義與執(zhí)行,定義計算區(qū)的方法是：先選定包含普通Word文本、輸入單元和輸出單元的一個連續(xù)區(qū)，然后選擇Notebook菜單中的Define Calc Zone命令。 一旦計算區(qū)被定義后，不管光標在計算區(qū)的什么位置，只要選擇Notebook菜單中的Evaluate Calc Zone命令即可執(zhí)行計算區(qū)中的全部輸入單元，且在每個輸入單元后面以輸出單元形式給出相應的計算結果。,目錄,8.4 輸出格式控制,可以通過Notebook菜單中的Notebook Options命令來實現(xiàn)。選擇該命令后，會彈出輸出格式控制對話框，以后的操作都是針對該對話框進行。,目錄,8.4.1 輸出數(shù)據(jù)格式控制 1.輸出數(shù)據(jù)的表示方式 2.輸出數(shù)據(jù)間的空行控制 8.4.2 輸出圖形格式控制 利用輸出格式控制對話框，也可以實現(xiàn)對輸出圖形的控制。 1.圖形鑲嵌的控制 2.曲面圖色彩控制 3.圖形背景色的控制 4.圖形大小的控制,目錄,8.5 Notebook菜單的其他命令,8.5.1整個M-book文檔輸入單元的執(zhí)行 Notebook菜單項中的Evaluate M-book命令可以把整個M-book文檔中的所有輸入單元送到MATLAB中去執(zhí)行。不管光標處于文檔的什么位置，執(zhí)行總是從文檔首部開始。 8.5.2刪去M-book文檔中所有輸出單元 Notebook菜單項中的Purge Output Cells命令可以刪去M-book文檔中所有輸出單元。,目錄,8.5.3單元轉化為文本 選定單元，再選擇Notebook菜單中的Undefine Cells命令?；驅⒐鈽酥糜趩卧?，按組合鍵AltU。 當某輸入單元或單元群被轉化為文本時，與之相應的輸出單元也被自動轉化為文本。,目錄,8.6 M-book模板樣式的修改,同其他Word模板一樣，用戶既可以修改M-book模板原有樣式，也可以加入新樣式。例如，現(xiàn)有的M-book模板中，輸入單元是綠色的，輸出單元和自初始化單元是藍色的，錯誤單元是紅色的?，F(xiàn)在可以把輸出單元的顏色變?yōu)楹谏?目錄,第9章 MATLAB環(huán)境下的仿真軟件Simulink,9.1 Simulink的基本操作 9.2 Simulink的幾類基本模塊 9.3 仿真模型參數(shù)的設置 9.4 子系統(tǒng)的建立與封裝 9.5 在命令窗口中創(chuàng)建模型 9.6 S-函數(shù)的設計和應用 9.7 仿真系統(tǒng)的線性化分析,目錄,9.1 Simulink的基本操作,9.1.1 Simulink的啟動與退出 1. Simulink的啟動 啟動Simulink的方法有3種： (1)在MATLAB的命令窗口直接鍵入simulink。 (2)單擊MATLAB命令窗口工具欄上的Simulink模塊庫瀏覽器命令按鈕。 (3)在MATLAB命令窗口File菜單中選擇New菜單項下的Model命令。 2. Simulink的退出 為了退出Simulink，只要關閉所有模型窗口和Simulink模塊庫窗口即可。,目錄,9.1.2 Simulink模塊的操作 1. 選取模塊 2. 復制與刪除模塊 3. 模塊的參數(shù)和屬性設置 4. 模塊外形的調整 5. 模塊名的處理 6. 模塊的連接 7. 在連線上反映信息。,目錄,9.2 Simulink的幾類基本模塊,9.3 仿真模型參數(shù)的設置 9.3.1 通過菜單命令設置仿真模型參數(shù) 選擇模型窗口Simulation菜單中的Parameter命令，將出現(xiàn)仿真參數(shù)對話框。對話框分四個選項卡：Solver(算法)、Workspace I/O(工作空間輸入輸出)、Diagnostics(診斷)和Real-Time Workshop(實時工作間)。,目錄,9.3.2 在命令窗口調用函數(shù)設置仿真模型參數(shù) 1. sim 函數(shù) 其調用格式為： t, x, y =sim(modname,timespan,options,data); 2. simset函數(shù) 它有如下4種用法： (1)options=simset(property,value,) (2)options=simset(old_opstruct,property,value,) (3)options=simset(old_opstruct,new_opstruct) (4)simset,目錄,例9.1以圖9.15所示的仿真模型為例，說明simset函數(shù)的用法。 (1)在命令窗口輸入命令： option=simset(OutputVariables,x,OutputPoints,all,FinalstateName,date); t,x,y=sim(mode1,1,10,option) (2)在命令窗口中輸命令： optionl=simset(OutputVariables,xy,OutputPoints,all)； t,x,y=sim(Simul,2,4,6,8,option1);,目錄,3. simget函數(shù) 該函數(shù)有如下3種用法： (1)struct=simget(model) (2)value=simget(model,property) (3)value=simget(Option,Structure,property) 4.set_param函數(shù) (1)設置仿真參數(shù) 調用格式為：set_param(mode,property,value,) (2)控制仿真進程 調用格式為： set_param(mode,SimulationCommand,cmd),目錄,例9.2 假設從實際應用領域(力學、電學、生態(tài)或社會)中，抽象出有初始狀態(tài)為0的二階微分方程x“+0.2x+0.4x=0.2u (t), u(t)是單位階躍函數(shù)。用積分器直接構造求解微分方程的模型exm1.mdl。 步驟如下： (1)改寫微分方程。把原方程改寫為：x“=0.2u(t)-0.2x-0.4x (2)利用Simulink模塊庫中的標準模塊構作模型。 (3)仿真操作。 (4)保存在MATLAB工作空間中的數(shù)據(jù)。,目錄,例9.3利用傳遞函數(shù)模塊建模。 步驟如下： (1)根據(jù)系統(tǒng)傳遞函數(shù)構造系統(tǒng)模型 (2)仿真操作。 例9.4利用狀態(tài)方程模塊建模。 (1)利用構造仿真模型 (2)仿真,目錄,9.4 子系統(tǒng)的建立與封裝,9.4.1 子系統(tǒng)的建立 1. 通過Subsystem模塊建立子系統(tǒng) 操作步驟為： (1)先打開Simulink模塊庫瀏覽器，新建一個仿真模型。 (2)打開Simulink模塊庫中的Signals & Systems模塊庫，復制Subsystem模塊到新的模型窗口中。 (3)用鼠標左鍵雙擊Subsystem模塊打開一個空白的Subsystem窗口，將要組合的模塊添加到該窗口中，另外還要根據(jù)需要復制一個或多個Input和Output模塊，表示子系統(tǒng)的輸入和輸出端口。這樣，一個子系統(tǒng)就建好了。,目錄,2. 通過已有的模塊建立子系統(tǒng) 操作步驟為： (1)先選擇要建立子系統(tǒng)的模塊，不包括輸入端口和輸出端口。 (2)選擇模型窗口Edit菜單中的Create Subsystem 命令，這樣，子系統(tǒng)就建好了。在這種情況下，系統(tǒng)會自動把Input模塊和Output模塊添加到子系統(tǒng)中，并把原來的模塊變?yōu)樽酉到y(tǒng)的圖標。,目錄,9.4.2 子系統(tǒng)的條件執(zhí)行 1. 使能子系統(tǒng) 建立使能子系統(tǒng)的方法是：打開Simulink模塊庫中的Signals & Systems模塊庫，將Enable模塊復制到子系統(tǒng)模型中，則系統(tǒng)的圖標發(fā)生了變化。,目錄,例9.5利用使能原理構成一個正弦半波整流器。 操作步驟如下： (1)打開Simulink模塊庫瀏覽器以及新建一個模型窗口。 (2)雙擊空子系統(tǒng)模塊Subsystem，打開其結構模型窗。 (3)將Simulink瀏覽庫中的In輸入口模塊、Out輸出口模塊、Enable使能模塊拖至子系統(tǒng)的結構模型窗；把In模塊的輸出直接送到Out模塊的輸入端；Enable模塊無須進行任何連接，且采用它的缺省設置實現(xiàn)題目所需使能子系統(tǒng)。 (4)完成新建模型窗口中各模塊間的連接并存盤。 (5)雙擊示波器模塊，打開顯示窗。然后選擇Simulink菜單中的Start命令，就可看到半波整流波形。,目錄,2. 觸發(fā)子系統(tǒng) 觸發(fā)子系統(tǒng)是指當觸發(fā)事件發(fā)生時開始執(zhí)行子系統(tǒng)。與使能子系統(tǒng)相類似，觸發(fā)子系統(tǒng)的建立要把Signals & Systems模塊庫中的Trigger模塊拷貝到子系統(tǒng)中。,目錄,例9.6 利用觸發(fā)子系統(tǒng)原理將一鋸齒波轉換成方波。 操作步驟如下： (1)用Signal Generator、Subsystem和Scope模塊構成一子系統(tǒng)，雙擊Signal Generator模塊圖標在Wave from的下拉列表框中選擇sawtooth，即鋸齒波。 (2)將上例中的Enable模塊換成Trigger觸發(fā)模塊。雙擊該模塊并選Trigger type觸發(fā)事件形式為either，即上跳沿或下跳沒觸發(fā)。 (3)完成新建模型窗口中各模塊間的連接，并存盤。 (4)雙擊示波器模塊，然后選擇Simulink菜單中的start命令，就可看到方波。,目錄,3. 使能加觸發(fā)子系統(tǒng) 所謂使能加觸發(fā)子系統(tǒng)就是把Enable和Tirgger模塊都加到子系統(tǒng)中，使能控制信號和觸發(fā)控制信號共同作用子系統(tǒng)的執(zhí)行，也就是前兩種子系統(tǒng)的綜合。該系統(tǒng)的行為方式與觸發(fā)子系統(tǒng)相似，但只有當使能信號為正時，觸發(fā)事件才起作用。,目錄,9.4.3 子系統(tǒng)的封裝 子系統(tǒng)的封裝過程很簡單：先選中所要封裝的子系統(tǒng)，再選擇模型窗口Edit菜單中的Mask Subsystem命令，這時將出現(xiàn)Mask Editor對話框。 Mask Editor對話框中共包括3個選項卡：Icon、Initialization和Documentation。子系統(tǒng)的封裝主要就是對這3頁參數(shù)進行設置。,目錄,9.5 在命令窗口中創(chuàng)建模型,9.5.1 構造模型的命令 9.5.2 設置參數(shù),目錄,9.6 S-函數(shù)的設計和應用,9.6.1 S-函數(shù)概述 9.6.2 用M文件編寫S-函數(shù) (1)MATLAB5.3為用戶提供了一個模板，只要在必要的子程序里編寫代碼并輸入?yún)?shù)就可以了。 (2)從Function & Tables子庫里把S-Function系統(tǒng)的功能模塊復制過來，輸入程序的文件名，以供調用。,目錄,例9.7利用M文件來寫一個限幅積分器的S-函數(shù)，并借助S-函數(shù)模塊來調用此文件。限幅積分器的數(shù)學模型如下： 操作步驟如下： (1)根據(jù)數(shù)學模型，編寫S-函數(shù)sfun97.m。 function sys, x0, str, ts = sfun97(t, x, u, flag, lb, ub, xi) switch flag, case 0, sys, x0, srt, ts = mdlInitializeSizes(xi); case 1, sys = mdlDerivatives(t, x, u, lb, ub); case 2 , sys = mdlUpdate(t, x, u); case 3, sys = mdlOutputs(t, x, u); case 4, sys = mdlGetTimeOfNextVarHit(t, x, u); case 9, sys = mdlTerminate (t , x , u); otherwise error ( Unhandled flag = ,num2str ( flag) ); end function sys,x0,str,ts=mdlInitializeSizes(xi) sizes =simsizes; sizes.NumContStates=1; sizes.NumDiscStates=0; sizes.NumOutputs=1; sizes.NumInputs=1; sizes.DirFeedthrough=0; sizes.NumSampleTimes=1; sys=simsizes(sizes); xo=xi; str= ; ts=0, 0; function sys=mdlDerivatives(t,x,u,lb,ub) if(x=ub,目錄,(2)完成S-函數(shù)的編寫后，接著建立 Simulink模型，將功能模塊S-function復制到設計區(qū)域，打開其參數(shù)頁，輸入S-函數(shù)的文件名sfun97.m和S-函數(shù)的參數(shù)lb、ub、xi。 (3)編寫主程序。 clear; lb=-0.5; ub=0.5; xi=0; sim(sfun97); (4)在命令窗口運行主程序，并雙擊示波器，即可查看到輸入波形及限幅積分的結果。,目錄,9.7 仿真系統(tǒng)的線性化分析,9.7.1 連續(xù)系統(tǒng)的線性化 線性化分析函數(shù)linmod用來提取非線性系統(tǒng)的近似線性模型，也可以用來獲取線性系統(tǒng)的數(shù)學模型。linmod函數(shù)的調用格式為： A,B,C,D=linmod (sys) A,B,C,D=linmod (sys, x ,u) A,B,C,D=linmod (sys, x, u, pert) A,B,C,D=linmod (sys, x, u, pert, xpert, upert),目錄,9.7.2離散系統(tǒng)的線性化 dlinmod能夠以任意給定的采樣時間對離散系統(tǒng)、多速率系統(tǒng)以及連續(xù)和離散混合系統(tǒng)進行線性化。除了第2個選項需要插入采樣時間來對系統(tǒng)線性化外，dlinmod的調用格式和linmod是相同的： A,B,C,D=dlinmod (sys, Ts, x ,u),目錄,9.7.4 平衡分析 在給定輸入、輸出及狀態(tài)條件下，Simulink提供的函數(shù)trim可以用來確定系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)平衡點。其調用格式為： x,u,y,dx=trim(sys) x,u,y,dx=trim(sys,x0,u0,y0,ix,iu,iy) 其中x,u,y,dx分別代表狀態(tài)向量、輸入向量、輸出向量和狀態(tài)向量的導數(shù)。sys是模型名。x0,u0,y0分別為狀態(tài)向量x、輸入向量u和輸出向量y的初始猜測值，它們的輸入格式必須是列向量形式。ix是向量，它的元素是那些在尋找過程中，要求保持其值固定不變(等于初始猜測值)的那些狀態(tài)變量的序號。iu、iy與ix類似，分別適用于u和y。,目錄,MATLAB使用注意項,101 腳本文件和函數(shù)文件 102 函數(shù)調用和參數(shù)傳遞 103 M文件的調試 4 環(huán)境設置 10. 5 MATLAB使用中的常用命令,目錄,101 腳本文件和函數(shù)文件,1011 M腳本文件,對于一些比較簡單的問題 ，在指令窗中直接輸入指令計算 。,對于復雜計算，采用腳本文件（Script file）最為合適 。,MATLAB只是按文件所寫的指令執(zhí)行 。,M腳本文件的特點是：,腳本文件的構成比較簡單，只是一串按用戶意圖排列而成的（包括控制流向指令在內的）MATLAB指令集合。,腳本文件運行后 ，所產(chǎn)生的所有變量都駐留在 MATLAB基本工作空間（Base workspace）中。只要用戶不使用清除指令（clear）， MATLAB指令窗不關閉，這些變量將一直保存在基本工作空間中。,M文件有兩種形式 ：腳本文件（Script File）和函數(shù)文件（Function File ）。這兩種文件的擴展名，均為“ . m” 。,目錄,1012 M函數(shù)文件,與腳本文件不同 ，函數(shù)文件猶如一個“黑箱”，把一些數(shù)據(jù)送進并經(jīng)加工處理，再把結果送出來。,MATLAB提供的函數(shù)指令大部分都是由函數(shù)文件定義的。,M函數(shù)文件的特點是：,從形式上看 ，與腳本文件不同 ，函數(shù)文件的笫一行總是以 “function”引導的“函數(shù)申明行”。,從運行上看 ，與腳本文件運行不同 ，每當函數(shù)文件運行， MATLAB就會專門為它開辟一個臨時工作空間，稱為函數(shù)工作空間（ Function workspace） 。當執(zhí)行文件最后一條指令時 ，就結束該函數(shù)文件的運行，同時該臨時函數(shù)空間及其所有的中間變量就立即被清除。,MATLAB允許使用比 “標稱數(shù)目 ”較少的輸入輸出宗量，實現(xiàn)對函數(shù)的調用 。,目錄,1013 M文件的一般結構,由于從結構上看 ，腳本文件只是比函數(shù)文件少一個“函數(shù)申明行”，所以只須描述清楚函數(shù)文件的結構 。,典型 M函數(shù)文件的結構如下 ：,函數(shù)申明行：位于函數(shù)文件的首行，以關鍵字 functio 開頭，函數(shù)名以及函數(shù)的輸入輸出宗量都在這一行被定義。,笫一注釋行：緊隨函數(shù)申明行之后以%開頭笫一注釋行。該行供lookfor關鍵詞查詢和 help在線幫助使用 。,在線幫助文本區(qū) ：笫一注釋行及其之后的連續(xù)以%開頭的所有注釋行構成整個在線幫助文本。,編寫和修改記錄：與在線幫助文本區(qū)相隔一個“空”行，也以%開頭，標志編寫及修改該M文件的作者和日期等 。,函數(shù)體：為清晰起見，它與前面的注釋以“空”行相隔。,目錄,102 函數(shù)調用和參數(shù)傳遞,1021 局部變量和全局變量,局部（Local）變量：它存在于函數(shù)空間內部的中間變量，產(chǎn)生于該函數(shù)的運行過程中，其影響范圍也僅限于該函數(shù)本身 。,全局（Global）變量：通過 global 指令，MATLAB也允許幾個不同的函數(shù)空間以及基本工作空間共享同一個變量，這種被共享的變量稱為全局變量。,1022 函數(shù)調用,在MATLAB中，調用函數(shù)的常用形式是：,輸出參數(shù)1,輸出參數(shù)2, = 函數(shù)名(輸入?yún)?shù)1,輸入?yún)?shù)2, ),函數(shù)調用可以嵌套，一個函數(shù)可以調用別的函數(shù)，甚至調用它自己 （遞歸調用）。,目錄,1023 參數(shù)傳遞,MATLAB在函數(shù)調用上有一個與眾不同之處 ：函數(shù)所傳遞的參數(shù)具有可調性 。,傳遞參數(shù)數(shù)目的可調性來源于如下兩個MATLAB永久變量：,函數(shù)體內的 nargin 給出調用該函數(shù)時的輸入?yún)?shù)數(shù)目。,函數(shù)體內的 nargout 給出調用該函數(shù)時的輸出參數(shù)數(shù)目。,只要在函數(shù)文件中包括這兩個變量，就可以知道該函數(shù)文件調用時的輸入?yún)?shù)和輸出參數(shù)數(shù)目。,值得注意：nargin、 nargout 本身都是函數(shù)，不是變量，所以用戶不能賦值，也不能顯示。,“變長度”輸入輸出宗量：varargin 、 varrgout。具有接受 “任意多輸入” 、返回“任意多輸出”的能力 。,跨空間變量傳遞：evalin。,（參考 ： circle .m，am1.m）,目錄,103 M文件的調試,編寫 M文件時，錯誤（Bug）在所難免。錯誤有兩種：語法（Syntax）錯誤和運行（Run-time）錯誤。,語法錯誤是指變量名、函數(shù)名的誤寫，標點符號的缺、漏等。對于這類錯誤，通常能在運行時發(fā)現(xiàn)，終止執(zhí)行，并給出相應的錯誤原因以及所在行號。,運行錯誤是算法本身引起的，發(fā)生在運行過程中。相對語法錯誤而言，運行錯誤較難處理 。尤其是M函數(shù)文件，它一旦運行停止，其中間變量被刪除一空，錯誤很難查找。,有兩種調試方法：直接調試法和工具調試法。,目錄,直接調試法：可以用下面方法發(fā)現(xiàn)某些運行錯誤。,在M文件中，將某些語句后面的分號去掉， 迫使M文件輸出一些中間計算結果，以便發(fā)現(xiàn)可能的錯誤。,在適當?shù)奈恢茫砑语@示某些關鍵變量值的語句（包括使用 disp 在內）。,利用 echo 指令，使運行時在屏幕上逐行顯示文件內容。echo on 能顯示M腳本文件；echo FunNsme on 能顯示名為FunNsme 的M函數(shù)文件。,在原M腳本或函數(shù)文件的適當位置，增添指令 keyboard 。 keyboard 語句可以設置程序的斷點 。,通過將原M函數(shù)文件的函數(shù)申明行注釋掉，可使一個中間變量難于觀察的M函數(shù)文件變?yōu)橐粋€所有變量都保留在基本工作空間中的M腳本文件。,目錄,GUI 界面調試法：,MATLAB 5.x 版提供了一個基于GUI界面的調試。使用它，可以對函數(shù)進行調試。,Debug菜單的使用：,Continue：恢復程序運行至結束或另一個斷點 。,Single Step：單步執(zhí)行函數(shù)。,Step In：深入下層局部工作區(qū) 。,Quit Debugging：退出調試狀態(tài)。,Set/Clear Breakpoint：設置/清除光標處的斷點 。,Clear All Breakpoints：清除程序中的所有斷點 。,Stop if Error：運行至出錯或結束。,Stop if Warning：運行至警告消息或結束。,Stop if NaN of Inf：運行至運算結果出現(xiàn) NaN 或 Inf。,目錄,104 環(huán)境設置,每次MATLAB遇到一個命令（例如test）時，其處置程序為： 1.將test視為使用者定義的變數(shù)。 2.若test不是使用者定義的變數(shù)，將其視為永久常數(shù)。 3.若test不是永久常數(shù)，檢查其是否為目前工作目錄下 的M檔案。 4.若不是，則由搜尋路徑尋找是否有test.m的檔案。 5.若在搜尋路徑中找不到，則MATLAB會發(fā)出嗶嗶聲并 印出錯誤訊息。,目錄,假設test.m所在的目錄是d:mlbook。如果不先進入這個目錄， MATLAB就找不到你要執(zhí)行的M檔案。如果希望MATLAB不論在何處都能執(zhí)行 test.m，那麼就必須將d:mlbook加入MATLAB的搜尋路徑（Search path）上。要檢MATLAB的搜尋路徑，鍵入path即可：,要將d:mlbook加入MATLAB的搜尋路徑，還是使用path命令： path(path, c:datamlbook);,目錄,105 MATLAB使用中的常用命令,Close 關閉窗口命令 Clear 清除變量賦值 Ans 對上一個問題的回答,目錄,