利用M代码操控Simulink仿真流程的Matlab技巧

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。

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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。

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x1 = (outputs.get('x1').Values);
x2 = (outputs.get('x2').Values);
plot(x1); hold on;
plot(x2);
title('VDP States')
xlabel('Time'); legend('x1','x2')

Matlab中用m代码来控制运行Simulink仿真过程_工作区

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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set_param('vdp','SimulationCommand','update')

将所有数据记录变量写入基础工作区。

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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。

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% 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。

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set_param('my_model','StartFcn','openscopes')

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