S-функции моделируют пересечения нуля, используя рабочий вектор mode (или вектор DWork, сконфигурированный как вектор режима) и непрерывный вектор пересечения нулем. Использует ли S-функция векторы mode или DWork, концепция и реализация совпадают. Для примера, использующего векторы DWork для модели пересечений нуля, смотрите DWork Mode Vector в разделе «Использование рабочих векторов». Остальная часть этого раздела использует векторы режима для модели пересечений нуля.
Элементами вектора mode являются целочисленные значения. Вы задаете количество векторных элементов mode в mdlInitializeSizes, использование ssSetNumModes(S,num). Затем вы можете получить доступ к вектору mode с помощью ssGetModeVector. Значения вектора режима определяют, как mdlOutputs стандартная программа работает, когда решатели самонаведутся на пересечениях нуля. Simulink® решатели отслеживают пересечения нуля или события состояния (то есть разрывы в первых производных) некоторого сигнала, обычно это функция входа в вашу S-функцию, рассматривая непрерывные пересечения нуля. Регистрируйте количество непрерывных пересечений нуля в mdlInitializeSizes, использование ssSetNumNonsampledZCs(S, num), затем включите mdlZeroCrossings стандартная программа для вычисления непрерывных пересечений нуля. S-функция sfun_zc_sat.c содержит пример пересечения нулем. Остальная часть этого раздела описывает фрагменты этой S-функции, которые относятся к обнаружению пересечения нулем. Полное описание этого примера см. в разделе Обнаружение пересечении нулем.
Во-первых, mdlInitializeSizes задает размеры для режима и непрерывных векторов пересечения нулем с помощью следующих строк кода.
ssSetNumModes(S, DYNAMICALLY_SIZED); ssSetNumNonsampledZCs(S, DYNAMICALLY_SIZED);
Поскольку количество режимов и непрерывных пересечений нуля динамически, mdlSetWorkWidths необходимо инициализировать фактический размер этих векторов. В этом примере, показанном ниже, существует один вектор режима для каждого выходного элемента и два непрерывных пересечения нуля для каждого режима. В целом количество непрерывных пересечений нуля, необходимых для каждого режима, зависит от количества событий, которые необходимо обнаружить. В этом случае каждый выход (режим) должен обнаруживать, когда он достигает верхней или нижней границы, следовательно, два непрерывных пересечения нуля в каждом режиме.
static void mdlSetWorkWidths(SimStruct *S)
{
int nModes;
int nNonsampledZCs;
nModes = numOutput;
nNonsampledZCs = 2 * numOutput;
ssSetNumModes(S,nModes);
ssSetNumNonsampledZCs(S,nNonsampledZCs);
}Далее, mdlOutputs определяет, в каком режиме выполняется симуляция в начале каждого основного временного шага. Метод хранит эту информацию в векторе режима, поэтому она доступна при вычислении выходов как на основном, так и на незначительном временных шагах.
/* Get the mode vector */
int_T *mode = ssGetModeVector(S);
/* Specify three possible mode values.*/
enum { UpperLimitEquation, NonLimitEquation, LowerLimitEquation };
/* Update the mode vector at the beginning of a major time step */
if ( ssIsMajorTimeStep(S) ) {
for ( iOutput = 0; iOutput < numOutput; iOutput++ ) {
if ( *uPtrs[uIdx] > *upperLimit ) {
/* Upper limit is reached. */
mode[iOutput] = UpperLimitEquation;
} else if ( *uPtrs[uIdx] < *lowerLimit ) {
/* Lower limit is reached. */
mode[iOutput] = LowerLimitEquation;
} else {
/* Output is not limited. */
mode[iOutput] = NonLimitEquation;
}
/* Adjust indices to give scalar expansion. */
uIdx += uInc;
upperLimit += upperLimitInc;
lowerLimit += lowerLimitInc;
}
/* Reset index to input and limits. */
uIdx = 0;
upperLimit = mxGetPr( P_PAR_UPPER_LIMIT );
lowerLimit = mxGetPr( P_PAR_LOWER_LIMIT );
} /* end IsMajorTimeStep */Выходные вычисления в mdlOutputs выполняются на основе значений, сохраненных в векторе mode.
for ( iOutput = 0; iOutput < numOutput; iOutput++ ) {
if ( mode[iOutput] == UpperLimitEquation ) {
/* Output upper limit. */
*y++ = *upperLimit;
} else if ( mode[iOutput] == LowerLimitEquation ) {
/* Output lower limit. */
*y++ = *lowerLimit;
} else {
/* Output is equal to input */
*y++ = *uPtrs[uIdx];
}
После вычисления выходов механизм Simulink вызывает mdlZeroCrossings чтобы определить, произошло ли пересечение нуля. Пересечение нуля обнаруживается, если какой-либо элемент непрерывного вектора пересечения нулем переключается с отрицательного на положительный или положительный на отрицательный. Если это происходит, симуляция изменяет размер шага и пересчитывает выходы, чтобы попытаться найти точное пересечение нуля. В данном примере значения для непрерывных векторов пересечения нулем вычисляются как показано ниже.
static void mdlZeroCrossings(SimStruct *S)
{
int_T iOutput;
int_T numOutput = ssGetOutputPortWidth(S,0);
real_T *zcSignals = ssGetNonsampledZCs(S);
InputRealPtrsType uPtrs = ssGetInputPortRealSignalPtrs(S,0);
/* Set index and increment for the input signal, upper limit, and lower
* limit parameters so that each gives scalar expansion if needed. */
int_T uIdx = 0;
int_T uInc = ( ssGetInputPortWidth(S,0) > 1 );
const real_T *upperLimit = mxGetPr( P_PAR_UPPER_LIMIT );
int_T upperLimitInc = ( mxGetNumberOfElements( P_PAR_UPPER_LIMIT ) > 1 );
const real_T *lowerLimit = mxGetPr( P_PAR_LOWER_LIMIT );
int_T lowerLimitInc = ( mxGetNumberOfElements( P_PAR_LOWER_LIMIT ) > 1 );
/*Check if the input has crossed an upper or lower limit */
for ( iOutput = 0; iOutput < numOutput; iOutput++ ) {
zcSignals[2*iOutput] = *uPtrs[uIdx] - *upperLimit;
zcSignals[2*iOutput+1] = *uPtrs[uIdx] - *lowerLimit;
/* Adjust indices to give scalar expansion if needed */
uIdx += uInc;
upperLimit += upperLimitInc;
lowerLimit += lowerLimitInc;
}
}