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

 aliceblue 2011-04-29

MATLAB技術(shù)論壇

標題: GUI指導教程系列(9)——在GUI中調(diào)用Simulink模型
作者: dynamic    時間: 2010-3-25 22:40     標題: GUI指導教程系列(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，而此時并不需要進入Simulink環(huán)境。


構(gòu)建Simulink模型



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

image001.gif 

在使用該教程時，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)學推導。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

image003.png 

3、請注意增益(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。因為Simulink默認使用基本狀態(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。當然我們可以使用set_param()函數(shù)直接設(shè)置參數(shù)，這個將會在后面講解。

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，模型在仿真是沒法獲取。比如下面的代碼將會導致錯誤
  1. function runSimulinkModel(m,c,k)
  2. % 即使在函數(shù)中有模型的參數(shù)輸入或定義，但是Simulink默認只使用基本狀態(tài)空間的數(shù)據(jù)
  3. sim('mass_spring');
復制代碼
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。在接下來的教程中，我們將討論使用三種方法來解決這個問題！


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模型的運行空間(默認是Base Workspace)，我們只要將Simulink設(shè)置為從當前工作空間運行就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(不會使用GUIDE，那先看下http://www./thread-5217-1-1.html)，GUI布局如下所示

image005.png 

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
  1. axes(handles.axes1) % 將axes1設(shè)置為當前坐標系，便于繪制仿真結(jié)果
  2. m=str2num(get(handles.mass_editText,'String')); % 獲取質(zhì)量
  3. c=str2num(get(handles.damping_editText,'String')); % 獲取阻尼
  4. k=str2num(get(handles.spring_editText,'String')); % 獲取勁度系數(shù)

  6. % 配置Simulink仿真選項，使其使用當前工作空間
  7. % 設(shè)置Simulink從當前工作空間運行
  8. options = simset('SrcWorkspace','current');

  10. % 使用sim()函數(shù)對模型進行仿真
  11. % 第一參數(shù)是模型名稱
  12. % 第二個參數(shù)是向量，指定仿真開始和結(jié)束時間
  13. % 如果設(shè)置為[]，則使用在Simulink中設(shè)置的始末時間
  14. % 第三個參數(shù)設(shè)置Simulink仿真選項
  15. sim('mass_spring',[],options);

  17. % 繪制圖形% 模型中有一個OUT模塊，使用它我們可以設(shè)置輸出變量為tout和yout
  18. % 然后就可以直接調(diào)用Simulink的獲取仿真結(jié)果tout和yout進行繪圖了
  19. plot(tout,yout)
  20. xlabel('Time')
  21. ylabel('Displacement')
  22. Title('2nd Order Mass Spring System')
  23. grid on
復制代碼
3、保存修改，再運行GUI。在文本框中輸入“質(zhì)量-彈簧-阻尼”系統(tǒng)的三個參數(shù)(注意不要輸入字母、符號或負數(shù))，然后點擊“Simulate！”按鈕，看看我們的勞動成果吧！

image013.png 


方法三：

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

image005.png 

2、雙擊“Simulate！”按鈕打開屬性查看器，將Callback屬性修改為simulateButton。以后每次點擊“Simulate！”按鈕時，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。

image007.png 

3、其實simulateButton.m腳本的代碼如下
  1. % 注意到simulateButton.m文件不是一個M函數(shù)(以function開頭的為M函數(shù))，而是M腳本！
  2. % Matlab腳本將在基本工作空間運行，它涉及到所有的變量和數(shù)據(jù)都保存在基本工作空間！
  3. % 而Simulink所有參數(shù)默認調(diào)用基本工作空間的數(shù)據(jù)，所以此時我們就可以直接使用sim()函數(shù)進行模型仿真了！

  5. clear all

  7. % 獲取當前GUI窗體的句柄
  8. h =gcf;
  9. % 獲取GUI的handles結(jié)構(gòu)體，它包含了所有控件的信息
  10. handles = guidata(h);

  12. % 選擇當前坐標系，由于后面的繪圖
  13. axes(handles.axes1);

  15. % 獲取文本框中的Simulink仿真參數(shù)
  16. m=str2num(get(handles.mass_editText,'String')); % 注意獲取的string是一個字符串，需要使用str2num將其轉(zhuǎn)換為數(shù)值
  17. c=str2num(get(handles.damping_editText,'String'));
  18. k=str2num(get(handles.spring_editText,'String'));

  20. % 仿真系統(tǒng)
  21. sim('mass_spring');

  23. % 繪制仿真結(jié)果圖形
  24. plot(tout,yout)
  25. xlabel('Time')
  26. ylabel('Displacement')
  27. Title('2nd Order Mass Spring System')
  28. grid on
復制代碼
其實方法二的一種變形就是，跨空間計算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行m=5這條命令。

4、保存下對GUI的修改，驗證下我們的成果吧！

image013.png 

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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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