GUI指導(dǎo)教程系列(9)——在GUI中調(diào)用Simulink模型 - MATLAB技術(shù)論壇 ...

aliceblue 2011-04-29

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MATLAB技術(shù)論壇

標(biāo)題: GUI指導(dǎo)教程系列(9)——在GUI中調(diào)用Simulink模型

作者: dynamic 時(shí)間: 2010-3-25 22:40 標(biāo)題: GUI指導(dǎo)教程系列(9)——在GUI中調(diào)用Simulink模型

本節(jié)教程主要向大家演示使用三種不同的方法，在GUIDE中嵌入Simulink模塊。關(guān)于原理大家可以參考http://www./access/ ... g_guis/f6-8865.html

在Simulink中能夠直觀快速的搭建系統(tǒng)模型，如果再聯(lián)合GUIDE的面向?qū)ο罂梢暬幊?，可以說(shuō)是錦上添花！將Simulink融入到GUIDE中可以方便模型的終端用戶，很容易直接可視化的操控模型參數(shù)和顯示仿真結(jié)果，而此時(shí)并不需要進(jìn)入Simulink環(huán)境。

構(gòu)建Simulink模型

該部分我們將快速的構(gòu)建一個(gè)Simulink模型方便在后面的GUIDE中使用。本次我們就使用一個(gè)簡(jiǎn)單的二階“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)作為示例吧。

在使用該教程時(shí)，我們假定您已經(jīng)具備Simulink相關(guān)建?；A(chǔ)和了解“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)的理論。因此在這里我就不深入介紹Simulink模型的建立和“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)的數(shù)學(xué)推導(dǎo)。如果的確需要，建議您參考下http://edu./Tutorials/Matlab/Simulink/index.html

1、先下載論壇為您制作好的Simulink和GUI模型

simulink-gui.zip (13.04 KB, 下載次數(shù): 338) ，包含simulink_gui.fig、simulink_gui.m、 simulateButton.m和 mass_spring.mdl四個(gè)文件，將其解壓到MATLAB工作目錄。

2、在Simulink中打開模型，框圖如下所示

3、請(qǐng)注意增益(Gain)模塊的增益使用的是變量1/m、c/m和k/m，而不是數(shù)值。因?yàn)?font color=red>Simulink默認(rèn)使用基本狀態(tài)空間(Base WorkSpace)的數(shù)據(jù)，因此在仿真之前必須先在狀態(tài)空間定義參數(shù)m、c和k，否則將出錯(cuò)。當(dāng)然我們可以使用set_param()函數(shù)直接設(shè)置參數(shù)，這個(gè)將會(huì)在后面講解。

4、由于函數(shù)有自己的狀態(tài)空間(不是Base Workspace)，因此在函數(shù)中使用sim()函數(shù)進(jìn)行模型仿真，即使你在函數(shù)中定義了模型的必要參數(shù)，但是這些參數(shù)只存在于函數(shù)狀態(tài)空間中，模型在仿真是沒(méi)法獲取。比如下面的代碼將會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤

function runSimulinkModel(m,c,k)
% 即使在函數(shù)中有模型的參數(shù)輸入或定義，但是Simulink默認(rèn)只使用基本狀態(tài)空間的數(shù)據(jù)
sim('mass_spring');

復(fù)制代碼

5、由于函數(shù)狀態(tài)空間和基本狀態(tài)空間的變量和數(shù)據(jù)不兼容，這就增加了在GUIDE中調(diào)用Simulink模型的難度。在接下來(lái)的教程中，我們將討論使用三種方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題！

GUIDE調(diào)用Simulink

方法一：

主要使用set_param函數(shù)設(shè)置仿真參數(shù)

方法二：

Simulink中提供的simset()函數(shù)，可以讓用戶自定Simulink模型的運(yùn)行空間(默認(rèn)是Base Workspace)，我們只要將Simulink設(shè)置為從當(dāng)前工作空間運(yùn)行就Ok了。關(guān)于simset的更多用法，感興趣的網(wǎng)友可以自己參考Matlab幫助！

1、在GUIDE中打開simulink_gui.fig文件(不會(huì)使用GUIDE，那先看下http://www./thread-5217-1-1.html)，GUI布局如下所示

2、打開simulink_gui.m文件定位到Simulate!按鈕的回調(diào)函數(shù)simulate_pushbutton_Callback，在后面添加如下代碼

axes(handles.axes1) % 將axes1設(shè)置為當(dāng)前坐標(biāo)系，便于繪制仿真結(jié)果
m=str2num(get(handles.mass_editText,'String')); % 獲取質(zhì)量
c=str2num(get(handles.damping_editText,'String')); % 獲取阻尼
k=str2num(get(handles.spring_editText,'String')); % 獲取勁度系數(shù)
% 配置Simulink仿真選項(xiàng)，使其使用當(dāng)前工作空間
% 設(shè)置Simulink從當(dāng)前工作空間運(yùn)行
options = simset('SrcWorkspace','current');
% 使用sim()函數(shù)對(duì)模型進(jìn)行仿真
% 第一參數(shù)是模型名稱
% 第二個(gè)參數(shù)是向量，指定仿真開始和結(jié)束時(shí)間
% 如果設(shè)置為[]，則使用在Simulink中設(shè)置的始末時(shí)間
% 第三個(gè)參數(shù)設(shè)置Simulink仿真選項(xiàng)
sim('mass_spring',[],options);
% 繪制圖形% 模型中有一個(gè)OUT模塊，使用它我們可以設(shè)置輸出變量為tout和yout
% 然后就可以直接調(diào)用Simulink的獲取仿真結(jié)果tout和yout進(jìn)行繪圖了
plot(tout,yout)
xlabel('Time')
ylabel('Displacement')
Title('2nd Order Mass Spring System')
grid on

復(fù)制代碼

3、保存修改，再運(yùn)行GUI。在文本框中輸入“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)的三個(gè)參數(shù)(注意不要輸入字母、符號(hào)或負(fù)數(shù))，然后點(diǎn)擊“Simulate！”按鈕，看看我們的勞動(dòng)成果吧！

方法三：

1、同樣在GUIDE中打開未經(jīng)有修改的simulink_gui.fig文件

2、雙擊“Simulate！”按鈕打開屬性查看器，將Callback屬性修改為simulateButton。以后每次點(diǎn)擊“Simulate！”按鈕時(shí)，則GUI只響應(yīng)simlateButton中定義的操作，而不是simulate_pushbutton_Callback。

注意：simulateButton是另外編寫的一個(gè)M腳本文件，MATLAB中腳本文件(不同于函數(shù)文件)中的所有變量和數(shù)據(jù)共用基本狀態(tài)空間。

3、其實(shí)simulateButton.m腳本的代碼如下

% 注意到simulateButton.m文件不是一個(gè)M函數(shù)(以function開頭的為M函數(shù))，而是M腳本！
% Matlab腳本將在基本工作空間運(yùn)行，它涉及到所有的變量和數(shù)據(jù)都保存在基本工作空間！
% 而Simulink所有參數(shù)默認(rèn)調(diào)用基本工作空間的數(shù)據(jù)，所以此時(shí)我們就可以直接使用sim()函數(shù)進(jìn)行模型仿真了！
clear all
% 獲取當(dāng)前GUI窗體的句柄
h =gcf;
% 獲取GUI的handles結(jié)構(gòu)體，它包含了所有控件的信息
handles = guidata(h);
% 選擇當(dāng)前坐標(biāo)系，由于后面的繪圖
axes(handles.axes1);
% 獲取文本框中的Simulink仿真參數(shù)
m=str2num(get(handles.mass_editText,'String')); % 注意獲取的string是一個(gè)字符串，需要使用str2num將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值
c=str2num(get(handles.damping_editText,'String'));
k=str2num(get(handles.spring_editText,'String'));
% 仿真系統(tǒng)
sim('mass_spring');
% 繪制仿真結(jié)果圖形
plot(tout,yout)
xlabel('Time')
ylabel('Displacement')
Title('2nd Order Mass Spring System')
grid on

復(fù)制代碼

其實(shí)方法二的一種變形就是，跨空間計(jì)算Simulink模型所需要的參數(shù)，比如evalin('base','m=5')，就表示在基本工作空間運(yùn)行m=5這條命令。

4、保存下對(duì)GUI的修改，驗(yàn)證下我們的成果吧！

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http://www./forum.php?mod=attachment&aid=NDQ0NHwyYzg5NTYyY3wxMzA0MDc3ODI0fDkwMDk5

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http://image28.360doc.com/DownloadImg/2011/04/2919/11332968_3

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http://image28.360doc.com/DownloadImg/2011/04/2919/11332968_7

assignin('base','m',m);
assignin('base','c',c);
assignin('base','k',k);
sim('massspring');也可以

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