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标题: GUI指导教程系列(9)——在GUI中调用Simulink模型

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作者: dynamic    时间: 2010-3-25 22:40     标题: GUI指导教程系列(9)——在GUI中调用Simulink模型

本节教程主要向大家演示使用三种不同的方法，在GUIDE中嵌入Simulink模块。关于原理大家可以参考http://www./access/ ... g_guis/f6-8865.html

在Simulink中能够直观快速的搭建系统模型，如果再联合GUIDE的面向对象可视化编程，可以说是锦上添花！将Simulink融入到GUIDE中可以方便模型的终端用户，很容易直接可视化的操控模型参数和显示仿真结果，而此时并不需要进入Simulink环境。

构建Simulink模型

该部分我们将快速的构建一个Simulink模型方便在后面的GUIDE中使用。本次我们就使用一个简单的二阶“质量-弹簧-阻尼”系统作为示例吧。

 

在使用该教程时，我们假定您已经具备Simulink相关建模基础和了解“质量-弹簧-阻尼”系统的理论。因此在这里我就不深入介绍Simulink模型的建立和“质量-弹簧-阻尼”系统的数学推导。如果的确需要，建议您参考下http://edu./Tutorials/Matlab/Simulink/index.html

1、先下载论坛为您制作好的Simulink和GUI模型 simulink-gui.zip (13.04 KB, 下载次数: 338) ，包含simulink_gui.fig、simulink_gui.m、 simulateButton.m和 mass_spring.mdl四个文件，将其解压到MATLAB工作目录。

2、在Simulink中打开模型，框图如下所示

 

3、请注意增益(Gain)模块的增益使用的是变量1/m、c/m和k/m，而不是数值。因为Simulink默认使用基本状态空间(Base WorkSpace)的数据，因此在仿真之前必须先在状态空间定义参数m、c和k，否则将出错。当然我们可以使用set_param()函数直接设置参数，这个将会在后面讲解。

4、由于函数有自己的状态空间(不是Base Workspace)，因此在函数中使用sim()函数进行模型仿真，即使你在函数中定义了模型的必要参数，但是这些参数只存在于函数状态空间中，模型在仿真是没法获取。比如下面的代码将会导致错误

1. function runSimulinkModel(m,c,k)
   
2. % 即使在函数中有模型的参数输入或定义，但是Simulink默认只使用基本状态空间的数据
   
3. sim('mass_spring');

复制代码

5、由于函数状态空间和基本状态空间的变量和数据不兼容，这就增加了在GUIDE中调用Simulink模型的难度。在接下来的教程中，我们将讨论使用三种方法来解决这个问题！

GUIDE调用Simulink

方法一：

主要使用set_param函数设置仿真参数


方法二：

Simulink中提供的simset()函数，可以让用户自定Simulink模型的运行空间(默认是Base Workspace)，我们只要将Simulink设置为从当前工作空间运行就Ok了。关于simset的更多用法，感兴趣的网友可以自己参考Matlab帮助！

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

 

2、打开simulink_gui.m文件定位到Simulate!按钮的回调函数simulate_pushbutton_Callback，在后面添加如下代码

1. axes(handles.axes1) % 将axes1设置为当前坐标系，便于绘制仿真结果
   
2. m=str2num(get(handles.mass_editText,'String')); % 获取质量
   
3. c=str2num(get(handles.damping_editText,'String')); % 获取阻尼
   
4. k=str2num(get(handles.spring_editText,'String')); % 获取劲度系数
   
5. 
   
6. % 配置Simulink仿真选项，使其使用当前工作空间
   
7. % 设置Simulink从当前工作空间运行
   
8. options = simset('SrcWorkspace','current');
   
9. 
   
10. % 使用sim()函数对模型进行仿真
    
11. % 第一参数是模型名称
    
12. % 第二个参数是向量，指定仿真开始和结束时间
    
13. % 如果设置为[]，则使用在Simulink中设置的始末时间
    
14. % 第三个参数设置Simulink仿真选项
    
15. sim('mass_spring',[],options);
    
16. 
    
17. % 绘制图形% 模型中有一个OUT模块，使用它我们可以设置输出变量为tout和yout
    
18. % 然后就可以直接调用Simulink的获取仿真结果tout和yout进行绘图了
    
19. plot(tout,yout)
    
20. xlabel('Time')
    
21. ylabel('Displacement')
    
22. Title('2nd Order Mass Spring System')
    
23. grid on

复制代码

3、保存修改，再运行GUI。在文本框中输入“质量-弹簧-阻尼”系统的三个参数(注意不要输入字母、符号或负数)，然后点击“Simulate！”按钮，看看我们的劳动成果吧！

 


方法三：

1、同样在GUIDE中打开未经有修改的simulink_gui.fig文件

 

2、双击“Simulate！”按钮打开属性查看器，将Callback属性修改为simulateButton。以后每次点击“Simulate！”按钮时，则GUI只响应simlateButton中定义的操作，而不是simulate_pushbutton_Callback。

注意：simulateButton是另外编写的一个M脚本文件，MATLAB中脚本文件(不同于函数文件)中的所有变量和数据共用基本状态空间。

 

3、其实simulateButton.m脚本的代码如下

1. % 注意到simulateButton.m文件不是一个M函数(以function开头的为M函数)，而是M脚本！
   
2. % Matlab脚本将在基本工作空间运行，它涉及到所有的变量和数据都保存在基本工作空间！
   
3. % 而Simulink所有参数默认调用基本工作空间的数据，所以此时我们就可以直接使用sim()函数进行模型仿真了！
   
4. 
   
5. clear all
   
6. 
   
7. % 获取当前GUI窗体的句柄
   
8. h =gcf;
   
9. % 获取GUI的handles结构体，它包含了所有控件的信息
   
10. handles = guidata(h);
    
11. 
    
12. % 选择当前坐标系，由于后面的绘图
    
13. axes(handles.axes1);
    
14. 
    
15. % 获取文本框中的Simulink仿真参数
    
16. m=str2num(get(handles.mass_editText,'String')); % 注意获取的string是一个字符串，需要使用str2num将其转换为数值
    
17. c=str2num(get(handles.damping_editText,'String'));
    
18. k=str2num(get(handles.spring_editText,'String'));
    
19. 
    
20. % 仿真系统
    
21. sim('mass_spring');
    
22. 
    
23. % 绘制仿真结果图形
    
24. plot(tout,yout)
    
25. xlabel('Time')
    
26. ylabel('Displacement')
    
27. Title('2nd Order Mass Spring System')
    
28. grid on

复制代码

其实方法二的一种变形就是，跨空间计算Simulink模型所需要的参数，比如evalin('base','m=5')，就表示在基本工作空间运行m=5这条命令。

4、保存下对GUI的修改，验证下我们的成果吧！

 

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

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