MWORKS系統(tǒng)建模與仿真：汽車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證第2篇MWORKS系統(tǒng)建模與仿真4.控制策略建模環(huán)境MWORKS.Sysblock1AutoInput模塊AutoOutput模塊24.1控制算法建模4.1.1常用模塊Mux（向量構(gòu)造器）3DeMux（向量解構(gòu)器）4BusCreator（總線構(gòu)造器）5BusSelector（總線解構(gòu)器）6Switch（條件輸出器）7BoolSwitch（布爾條件輸出器）8輸入連接器，用戶可以自行選擇接口的數(shù)據(jù)類(lèi)型（定點(diǎn)、浮點(diǎn)、布爾量）。輸出連接器，用戶可以自行選擇接口的數(shù)據(jù)類(lèi)型（定點(diǎn)、浮點(diǎn)、布爾量）。向量構(gòu)造器，用戶能夠自行設(shè)置輸入端口的數(shù)量，最終由一根信號(hào)輸出，其數(shù)據(jù)類(lèi)型必須相等（定點(diǎn)、浮點(diǎn)、布爾量）。向量結(jié)構(gòu)器，用戶能夠自行設(shè)置輸出端口的數(shù)量，由一根信號(hào)輸入，其數(shù)據(jù)類(lèi)型必須相等（定點(diǎn)、浮點(diǎn)、布爾量）?？偩€構(gòu)造器，將輸入端口的數(shù)據(jù)合并成總線進(jìn)行輸出。BusCreator模塊可將一組輸入元素合并成一條總線?？偩€解構(gòu)器，將總線數(shù)據(jù)拆分進(jìn)行輸出。模型中間的輸入接口與自身閾值進(jìn)行邏輯比較，比較的結(jié)果為真時(shí)輸出u1的值，否則輸出u2的值。當(dāng)u為真時(shí)輸出u1的值，否則輸出u2的值，中間接口為布爾類(lèi)型，其余均為浮點(diǎn)類(lèi)型。1MathOperation族Discrete族24.1控制算法建模4.1.2計(jì)算模塊（1/2）MathOperation庫(kù)中的模塊為數(shù)學(xué)運(yùn)算相關(guān)的模塊，包含加減乘除模塊、取整模塊，三角函數(shù)相關(guān)的模塊、特定的數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)模塊。DiscreteTransferFunc（離散傳遞函數(shù)模塊）、Di?erence（計(jì)算本次輸入值與上一次輸入值的差）、ZeroOrderHold（零階保持器）、pID_P（比例環(huán)節(jié)）、pID_I（積分環(huán)節(jié)）、pID_D（微分環(huán)節(jié)）、pID_I

ReSet（可重置的積分環(huán)節(jié)）、UnitDelay（將輸入信號(hào)延遲一個(gè)采樣周期后輸出）、UnitDelayReSet（將輸入信號(hào)延遲一個(gè)采樣周期后輸出）、Delay（將輸入信號(hào)延遲指定的采樣周期后輸出）、TappedDelay（緩存器）、DiscreteTimelntegrator（離散時(shí)間積分模塊）、DiscreteTimelntegratorreset（可重置的離散時(shí)間積分模塊）計(jì)算相關(guān)的模塊包含取整模塊、數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算模塊、三角函數(shù)模塊等。3Discontinuities族LookUpTable族44.1控制算法建模4.1.2計(jì)算模塊（2/2）查表模塊目前支持一維查表和二維查表計(jì)算相關(guān)的模塊包含取整模塊、數(shù)學(xué)函數(shù)運(yùn)算模塊、三角函數(shù)模塊等。RateLimiter（限變化速率模塊）Relay（輸出在兩個(gè)指定值之間切換）Quantizer（離散模塊）DeadZone（死區(qū)模塊）SaturationDynamic（動(dòng)態(tài)限幅）RateLimiterDynamic（動(dòng)態(tài)限變化速率）

Backlash（對(duì)間隙系統(tǒng)行為進(jìn)行建模）WrapToZero（如果輸入高于閩值，則輸出為零，否則輸出等于輸入。）DeadZoneDynamic（輸入位于死區(qū)時(shí)輸出零。超出死區(qū)時(shí)，按起始值或結(jié)束值對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行偏移。）1LogicOperatorComparator24.1控制算法建模4.1.3邏輯與關(guān)系比較模塊DetectFallNegative（檢測(cè)越過(guò)零點(diǎn)的下降沿）DetectFallNonpositive（檢測(cè)越過(guò)或抵達(dá)零點(diǎn)的下降沿）DetectRiseNonnegative（檢測(cè)越過(guò)或抵達(dá)零點(diǎn)的上升沿）DetectRisePositive（檢測(cè)越過(guò)零點(diǎn)的上升沿）DetectChange（檢測(cè)信號(hào)值的變化）DetectDecrease（檢測(cè)信號(hào)值的下降）檢測(cè)信號(hào)下降LogicalOperator（邏輯運(yùn)算符）

BitwiseOperator（對(duì)輸入執(zhí)行指定的按位運(yùn)算）比較兩輸入u1、u2之間的關(guān)系，下拉框中可以選擇大于號(hào)、等于號(hào)、小于號(hào)、大于等于號(hào)、小于等于號(hào)、不等號(hào)3信號(hào)檢測(cè)族DetectIncrease（檢測(cè)信號(hào)值的增長(zhǎng)）檢測(cè)信號(hào)上升

IntervalTest（檢測(cè)輸入值是否在指定區(qū)間IntervalTestDynamic（檢測(cè)輸入值是否在指定區(qū)間，區(qū)間值由輸入決定）IsInf（檢查信號(hào)是否越界）IsNaN（檢測(cè)信號(hào)是否為非法數(shù)）1狀態(tài)（State）事件（Event）24.2狀態(tài)機(jī)建模狀態(tài)機(jī)通過(guò)定義狀態(tài)、轉(zhuǎn)移、事件和動(dòng)作來(lái)描述系統(tǒng)的行為，是一種非常有效的行為建模工具。狀態(tài)機(jī)有兩大特點(diǎn)，一是離散的，二是有限的，描述事物的有限狀態(tài)機(jī)模型的元素由以下部分組成：動(dòng)作（Action）3轉(zhuǎn)移（Transition）4表示系統(tǒng)可能處于的狀態(tài)，可以用方塊或圓形表示。觸發(fā)狀態(tài)轉(zhuǎn)移的事件，可以用標(biāo)簽表示。狀態(tài)轉(zhuǎn)移時(shí)執(zhí)行的動(dòng)作，可以用標(biāo)簽表示。表示狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系，可以用箭頭表示。1新建包含狀態(tài)機(jī)的模型4.2.1使用流程4.2狀態(tài)機(jī)建模2編輯狀態(tài)機(jī)變量3編輯狀態(tài)4編輯轉(zhuǎn)移線5執(zhí)行仿真4.2.2狀態(tài)機(jī)變量管理器4.2狀態(tài)機(jī)建模樹(shù)型圖區(qū)域變量列表功能區(qū)變量批量操作4.2.3State狀態(tài)模塊4.2狀態(tài)機(jī)建模狀態(tài)組件由狀態(tài)名、內(nèi)部動(dòng)作語(yǔ)句以及代表初始狀態(tài)的圓形圖元組成。4.2.4轉(zhuǎn)移線4.2狀態(tài)機(jī)建模轉(zhuǎn)移線用于確定狀態(tài)的轉(zhuǎn)移關(guān)系，并通過(guò)轉(zhuǎn)移條件來(lái)約束狀態(tài)的轉(zhuǎn)移成立條件。4.3.2面板功能介紹4.3數(shù)據(jù)字典參數(shù)數(shù)據(jù)字典的數(shù)據(jù)信息主要存放于兩個(gè)表格中，分別對(duì)應(yīng)模型中參數(shù)、信號(hào)：通常為需要手動(dòng)設(shè)置的某些調(diào)試常量，一般情況下在仿真\運(yùn)行過(guò)程中不變，是可以根據(jù)需要進(jìn)行標(biāo)定的數(shù)據(jù)。信號(hào)模型根級(jí)輸入輸出端口的變量，通常只需要給定初始值和范圍，其值由系統(tǒng)計(jì)算得到。4.3.3使用流程4.3數(shù)據(jù)字典新建字典關(guān)聯(lián)字典解綁字典導(dǎo)入數(shù)據(jù)導(dǎo)出數(shù)據(jù)4.4.1信號(hào)發(fā)生器模塊庫(kù)4.4信號(hào)源正弦信號(hào)發(fā)生器模塊可以算出正弦信號(hào)的輸出波形。正弦信號(hào)發(fā)生器1常量信號(hào)發(fā)生器2斜坡信號(hào)發(fā)生器3階躍信號(hào)發(fā)生器4采樣累加器5數(shù)據(jù)源周期性輸出模塊6常量信號(hào)發(fā)生器模塊可以產(chǎn)生不定類(lèi)型常量信號(hào)。斜坡信號(hào)發(fā)生器模塊用于生成從指定時(shí)間和值開(kāi)始，并且以指定速率發(fā)生變化的上升或者下降的信號(hào)。階躍信號(hào)發(fā)生器模塊用于生成指定時(shí)間內(nèi)兩個(gè)定義的電平之間的階躍，如果仿真時(shí)間小于階躍時(shí)間參數(shù)值，則輸出初值；如果仿真時(shí)間大于階躍時(shí)間初值，則輸出終值。采樣累加器模塊用于在間隔采樣時(shí)間內(nèi)輸出值基于指定值逐步累加的過(guò)程。數(shù)據(jù)源周期性輸出器模塊主要用來(lái)按一定采樣時(shí)間間隔，周期性地按順序輸出源數(shù)據(jù)中的元素。CSV導(dǎo)入模塊可以將用戶硬盤(pán)上以“.csv”為擴(kuò)展名的表格數(shù)據(jù)導(dǎo)入到控制策略模型中作為模型的數(shù)據(jù)輸入4.4.2外部信號(hào)導(dǎo)入模塊4.4信號(hào)源4.5常用控制算法PID閉環(huán)控制系統(tǒng)模型展示了PID反饋系統(tǒng)在并行模式與串行模式下的對(duì)比。4.5.1PID閉環(huán)控制算法4.5常用控制算法狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法模型演示了一種轉(zhuǎn)移判斷條件的建模方法，即將狀態(tài)執(zhí)行的時(shí)間（或次數(shù)）作為轉(zhuǎn)移的判斷條件。模型中state_index在不同狀態(tài)下分別為1、2、3，其值與狀態(tài)名的數(shù)字后綴相對(duì)應(yīng)。4.5.2狀態(tài)轉(zhuǎn)移算法4.6嵌入式代碼生成控制器模型的代碼生成與物理模型類(lèi)似。4.6.1控制器模型的代碼生成4.6嵌入式代碼生成當(dāng)數(shù)據(jù)字典中變量的存儲(chǔ)類(lèi)型為“ImportedGlobal”或“ImportedExternPointer”時(shí)，模型在生成C代碼時(shí)將不會(huì)生成此變量