s函数及其在风速与风力机仿真中的应用.doc

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1、s函数理论及其在风速与风力机仿真中的应用摘要s函数是system-function的简称，它采用非图形化的方式描述一个功能块。S函数可以用很多高级语言实现，可以利用matlab的M文件实现s函数。由于s函数适用于用数学方程描述的系统，所以，风速以及风力机的仿真可以用s函数实现，根据它们的数学方程，可以编写出相应的s函数，实现其功能。关键字s函数仿真风速风力机Abstracts-functionistheabbriviationofsystem-function,itdescripesamodueinanon-graphicalway.s-functioncanbei

2、mplementedinmanyhighlevellanguage,itcanbeimplementedbytheMfileofmatlab.Thesimulationofwindspeedandwindmillcanbeimplementedbys-functionfors-functionisappliedtothesystemswhicharedescripedbynumericalequations,wecanconpilerelevants-functiontoimplementthefeaturesbasedontheirnumericalequatio

3、ns.Keywordss-functionsimulationwindspeedwindwill引言在很多情况下，Simulink现有的模块已经不能满足用户的需要，这时可以自己编写相应的代码来完成对模块功能的需求。S函数则提供了一个代码和Simulink模块之间的接口，用来实现对模块的编程。s函数在风速与风力机仿真中的应用，可以很好地简便地对数学方程描述的系统进行仿真，并可以进行灵活的参数设置。1s函数理论1.1s函数简介s函数是system-function的简称，它采用非图形化的方式描述一个功能块。s函数由一种特定的语法构成，用来描述并实现连续系统、离散系统以及

4、复合系统等动态系统。s函数能够接收来自simulink解算器的相关内容并对解算器发出的命令做出适当的响应。s函数可以采用matlab、C、C++、Fortran等语言编写。1.2s函数应用场合在使用simulink时，如果需要开发一个新的通用模块作为一个独立的功能单元时，使用s函数是一种简便的方法，由于s函数可以使用多种高级语言编写，所以可以很好地实现代码移植，在s函数中使用文本方式输入公式，很适合复杂动态系统的数学描述，在仿真过程中，可以对仿真进行更精确的控制。S函数一般应用于：向simulink增加一些新的通用块；增加作为硬件驱动程序的块；由已存在的C程序代码构

5、成s函数模块；使用一组数学方程对系统进行描述；构建用于图形动画表现的s函数模块。1.3s函数工作机理在simulink中进行仿真时，模型需要分两个阶段进行仿真，它们是初始化阶段和仿真阶段。S函数的工作机理如图所示。在仿真过程当中，Simulink会调用相应的仿真例程来完成相应的功能。首先，在初始化阶段，Simulink将对整个系统模块的参数进行初始化，检查各个模块的数据长度和类型，制订仿真模块的执行顺序，设置相应的仿真时间间隔以及内存的分配等等；接下来，在仿真循环阶段，按照初始化制订的仿真顺序依次执行每一个模块。对于离散状态，会更新当前时刻的离散状态并进行输出，而对

6、于连续时间则处理起来相对复杂，它会计算两次输出，这两次输出会在求解器当中进行一致性检查，当超过求解器设置的容限时，求解器会以一个更小的步长进行计算输出，而且在连续时间状态情况下存在一个过零检测的问题，即在仿真循环当中如果检测到过零点，simulink系统会自动在此过零点周围进行插值。模型初始化计算下一个采样步长计算输出更新离散状态计算导数计算输出计算导数过零检测仿真循环图S函数仿真流程1.4s函数的编写s函数可以用很多高级语言实现，本文着重分析利用M文件实现s函数。在matlab路径下有matlab提供的s函数模版，可以通过修改模版来进行编程实现。M文件对应的模版名

7、称为sfuntmpl.m。S函数有四个默认输入参数t、x、u、flag，t表示当前的仿真时间，x表示状态向量，u表示输入向量，flag是函数调用标志。S函数还包括四个返回参数，它们是sys、x0、str、ts，其中sys是一个通用返回参数，它的取值取决于flag的值，x0为状态向量的初始值，ts为一个向量，它表示采样周期以及偏移量，str为保留参数。s函数的实现主要涉及到6个回调函数它们分别是mdlInitialization（）、mdlGetTimeofNextVarHit（）、mdlOutput（）、mdlUpdate（）、mdlDrivatives（）、m