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Matlab中可以通过两种方法以编程方式仿真模型:
- 通过 sim 命令。
- 通过运行按钮
使用 sim 命令执行仿真时,可以使用命令行对仿真执行操作。使用运行按钮执行仿真意味着可以使用 Simulink UI 与仿真进行交互,以执行任何其他操作。
sim
命令仿真
通过使用指定的方法来指定参数值,可以用sim函数以编程方式仿真模型。除运行模型仿真外,还可以使用 sim 命令来启用仿真超时、捕获仿真错误并在仿真完成时访问仿真元数据。
指定参数名称-值对组
使用指定为连续的名称-值对组的参数值进行 vdp
模型仿真。
simOut = sim('vdp','SimulationMode','normal',...
'SaveState','on','StateSaveName','xout',...
'SaveOutput','on','OutputSaveName','yout',...
'SaveFormat', 'Dataset');
outputs = simOut.yout
outputs =
Simulink.SimulationData.Dataset
Package: Simulink.SimulationData
Characteristics:
Name: 'yout'
Total Elements: 2
Elements:
1 : 'x1'
2 : 'x2'
-Use get or getElement to access elements by index or name.
-Use addElement or setElement to add or modify elements.
在 Normal
模式下进行模型仿真,并为求解器误差指定绝对容差。sim
函数返回 SimOut
,它是一个 Simulink.SimulationOutput
对象,其中包含所有的仿真输出(记录的时间、状态和信号)。
绘制输出信号值对时间的图。
x1 = (outputs.get('x1').Values);
x2 = (outputs.get('x2').Values);
plot(x1); hold on;
plot(x2);
title('VDP States')
xlabel('Time'); legend('x1','x2')
启用仿真超时
如果在一个循环中运行多个仿真并使用变步长求解器,可以考虑使用 sim
的 timeout
参数。如果某个仿真因为某种原因中止或开始执行非常小的时间步,该仿真将超时。然后可以运行下一个仿真。
N = 100;
simOut = repmat(Simulink.SimulationOutput, N, 1);
for i = 1:N
simOut(i) = sim('vdp', 'timeout', 1000);
end
捕获仿真错误
如果发生错误导致仿真停止,可以在仿真元数据中查看错误。在这种情况下,sim
会在仿真输出对象中捕获遇到错误之前的仿真数据,以便对仿真进行某些调试,而不用重新运行仿真。要启用此功能,请使用 sim
函数的 CaptureErrors
参数。
这种方法的另一个好处是仿真错误不会导致 sim
停止。因此,假设在 for
循环中使用 sim
,此循环中的后续迭代仍会继续运行。
simOut = sim('my_model', 'CaptureErrors', 'on');
simOut.getSimulationMetadata.ExecutionInfo
ans =
struct with fields:
StopEvent: 'DiagnosticError'
StopEventSource: []
StopEventDescription: 'Division by zero in 'my_model/Divide''
ErrorDiagnostic: [1×1 struct]
WarningDiagnostics: [0×1 struct]
访问仿真元数据
对采用名称-值对组形式指定参数值的模型进行仿真。运行仿真。
simOut = sim('vdp','SimulationMode','normal','AbsTol','1e-5',...
'SaveState','on','StateSaveName','xoutNew',...
'SaveOutput','on','OutputSaveName','youtNew',...
'SaveFormat', 'StructureWithTime');
访问 ModelInfo
属性,其中包含有关模型和求解器的基本信息。
simOut.getSimulationMetadata.ModelInfo
ans =
struct with fields:
ModelName: 'vdp'
ModelVersion: '1.6'
ModelFilePath: 'C:MyWork'
UserID: 'User'
MachineName: 'MyMachine'
Platform: 'PCWIN64'
ModelStructuralChecksum: [4×1 uint32]
SimulationMode: 'normal'
StartTime: 0
StopTime: 20
SolverInfo: [1×1 struct]
SimulinkVersion: [1×1 struct]
LoggingInfo: [1×1 struct]
检查求解器信息。
simOut.getSimulationMetadata.ModelInfo.SolverInfo
ans =
struct with fields:
Type: 'Variable-Step'
Solver: 'ode45'
MaxStepSize: 0.4000
查看仿真的时间信息,例如仿真的开始时间和完成时间,以及仿真初始化、执行和终止所用的时间。
simOut.getSimulationMetadata.TimingInfo
ans =
struct with fields:
WallClockTimestampStart: '2016-06-17 10:26:58.433686'
WallClockTimestampStop: '2016-06-17 10:26:58.620687'
InitializationElapsedWallTime: 0.1830
ExecutionElapsedWallTime: 1.0000e-03
TerminationElapsedWallTime: 0.0030
TotalElapsedWallTime: 0.1870
为仿真添加说明。
simOut=simOut.setUserString('Results from simulation 1 of 10');
simOut.getSimulationMetadata
ans =
SimulationMetadata with properties:
ModelInfo: [1×1 struct]
TimingInfo: [1×1 struct]
ExecutionInfo: [1×1 struct]
UserString: 'Results from simulation 1 of 10'
UserData: []
“运行”按钮仿真
对于交互式仿真,可以使用 set_param
和 get_param
。使用 set_param
和 get_param
可以检查正在运行的仿真的状态,并通过使用模块回调来控制仿真的执行。
控制和检查仿真的状态
set_param
允许动态更新变量以及将数据记录变量写入工作区。
开始仿真。
set_param('vdp','SimulationCommand','start')
如果使用 set_param
和 'start'
参数启动仿真,则必须使用 'stop'
参数来停止仿真。不使用 'stop'
参数会导致仿真仅在完成后才停止。
暂停、继续和停止仿真。
set_param('vdp','SimulationCommand','pause')
set_param('vdp','SimulationCommand','continue')
set_param('vdp','SimulationCommand','stop')
当使用 set_param
暂停或停止仿真时,仿真不会立即执行命令。您可以使用 set_param
在 stop
命令后开始仿真以及在暂停命令后继续进行仿真。Simulink 首先完成不可中断的工作,例如求解器的求解步骤以及 set_param
命令之前的其他命令。然后才会按照 set_param
命令的指示启动、暂停、继续或停止仿真。
检查仿真的状态。
get_param('vdp','SimulationStatus')
软件将返回 'stopped'
、'initializing'
、'running'
、'paused'
、'compiled'
、'updating'
、'terminating'
或 'external'
(
要在仿真运行时动态更新已更改的工作区变量,请使用 update
命令。
set_param('vdp','SimulationCommand','update')
将所有数据记录变量写入基础工作区。
set_param('vdp','SimulationCommand','WriteDataLogs')
使用回调自动执行仿真任务
当对模型执行各种操作(例如启动、暂停或停止仿真)时,将执行回调。可以使用回调来执行 MATLAB 脚本或其他 MATLAB 命令。
编写在模型中查找 Scope 模块的 MATLAB 脚本,并在仿真模型时在前台打开这些模块。将脚本保存在当前文件夹中。
% openscopes.m
% Brings scopes to forefront at beginning of simulation.
blocks = find_system(bdroot,'BlockType','Scope');
% Finds all of the scope blocks in the top level of your
% model. To find scopes in subsystems, provide the subsystem
% names. Type help find_system for more on this command.
for i = 1:length(blocks)
set_param(blocks{i},'Open','on')
end
% Loops through all of the scope blocks and brings them
% to the forefront.
为模型设置 StartFcn
参数以调用 openscopes
脚本。
set_param('my_model','StartFcn','openscopes')
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