S-函數使Simulink的功能大大擴充，除Mmatlab外，用戶還可以用其他語言（C/C++/FORTRAN/Ada）編寫實現算法，很強大的同時也對使用者提出了較高的要求。下面是編寫S-函數的整個流程：

0 基礎知識

（1）Simulink仿真過程

Simulnk仿真分為兩步：初始化、仿真循環。仿真是由求解器控制的，求解器主要作用是：計算模塊輸出、更新模塊離散狀態、計算連續狀態。求解器傳遞給系統的信息包括：時間、輸入和當前狀態。系統的作用：計算模塊的輸出、更新狀態、計算狀態導數，然后將這些信息傳遞給求解器。求解器和系統之間的信息傳遞是通過不同標志來控制的。

、

（2）S-函數控制流

（3）S-函數的幾個概念

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1）? 直接饋通

在編寫S-函數時，初始化函數中需要對sizes.DirFeedthrough 進行設置，如果輸出函數mdlOutputs或者對于變采樣時間的mdlGetTimeOfNextVarHit是輸入u的函數，則模塊具有直接饋通的特性sizes.DirFeedthrough=1;否則為0。

?

2）? 采樣時間

仿真步長就是整個模型的基礎采樣時間，各個子系統或模塊的采樣時間，必須以這個步長為整數倍。

連續信號和離散信號對計算機而言其實都是采樣而來的，只是采樣時間不同，連續信號采樣時間可認為趨于0且基于微分方程，離散信號采樣時間比較長基于差分方程。離散信號當前狀態由前一個時刻的狀態決定，連續信號可以通過微分方程計算得到。如果要將連續信號離散化還要考慮下信號能否恢復的問題，即香農定理。

?

采樣時間點的確定：下一個采樣時間=（n*采樣間隔）+ 偏移量，n表示當前的仿真步，從0開始。

對于連續采樣時間，ts可以設置為[0 0]，其中偏移量為0；

對于離散采樣時間，ts假設為[0.25 0.1]，表示在S-函數仿真開始后0.1s開始每隔0.25s運行一次，當然每個采樣時刻都會調用mdlOutPuts和mdlUpdate函數；

對于變采樣時間，即離散采樣時間的兩次采樣時間間隔是可變的，每次仿真步開始時都需要用mdlGetTimeNextVarHit計算下一個采樣時間的時刻值。ts可以設置為[-2 0]。

對于多個任務，每個任務都可以以不同的采樣速率執行S-函數，假設任務A在仿真開始每隔0.25s執行一次，任務B在仿真后0.1s每隔1s執行一次，那么ts設置為[0.25 0.1;1.0 0.1]，具體到S-函數的執行時間為[0 0.1 0.25 0.5 0.75 1.0 1.1…]。

如果用戶想繼承被連接模塊的采樣時間，ts只要設置為[-1 0]。

1 S-函數的編寫

1.1 S函數的輸入輸出參數含義

首先打開M-文件的模版函數：function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfuntmpl(t,x,u,flag)

這個是無參的，如果有參數格式為：function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance] = sfuntmpl(t,x,u,flag,p1,p2,...)

1.2 子函數的作用

（1）

function[sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=mdlInitializeSizes sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 0; %連續狀態個數 sizes.NumDiscStates = 0; %離散狀態個數 sizes.NumOutputs = 0; %輸出個數 sizes.NumInputs = 0; %輸入個數 sizes.DirFeedthrough = 1; %是否直接饋通 sizes.NumSampleTimes = 1; %采樣時間個數，至少一個 sys = simsizes(sizes); %將size結構傳到sys中 x0 = []; %初始狀態向量，由傳入的參數決定，沒有為空 str = []; ts = [0 0]; %設置采樣時間，這里是連續采樣，偏移量為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 實例解析

在編寫S-函數之前要確定系統是否有狀態變量、是連續還是離散狀態以及輸入輸出個數、是否傳入參數、采樣時間等因素，針對不同的系統進行初始化、編寫不同的子函數。

以matlab自帶的限制積分函數程序limintm為例，講解S-函數的編寫。

Simulink系統：

S-函數設置：其中傳入的參數2,3,2.5分別表示為積分上限、積分下限和初始積分條件。

輸出圖形：

S-函數分析：

<span style="font-size:18px;">function [sys,x0,str,ts,simStateCompliance]=limintm(t,x,u,flag,lb,ub,xi) %傳入的三個參數放在后面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個連續狀態，即積分狀態
sizes.NumDiscStates = 0;
sizes.NumOutputs = 1;
sizes.NumInputs = 1;
sizes.DirFeedthrough = 0;
sizes.NumSampleTimes = 1;

sys = simsizes(sizes);
str = [];
x0 = xi; %積分狀態初始條件‘
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 <= lb & u < 0) | (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
</span>

?

參考：

《基于MATLAB/Simulink系統仿真權威指南》

總結

以上是生活随笔為你收集整理的S-函数的编写规则的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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