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matlab Block.Workspace

时间: 2025-02-26 22:11:08 浏览: 55
### MATLAB Block.Workspace 使用方法及常见问题 #### Save to Workspace 功能详解 在Simulink环境中,`Save to workspace`选项允许用户将仿真的输出数据保存至MATLAB的工作空间中。默认情况下,时间数据和输出数据会被自动保存为`tout`和`yout`这两个变量[^1]。 #### 数据格式要求 对于`From Workspace`模块而言,输入的数据格式有着严格的要求。支持的格式包括双精度非复数矩阵、带或不带时间戳的结构体以及带有MATLAB `timeseries`对象作为叶子节点的结构体。无论哪种格式,都必须确保数据是有限数值(不允许存在无穷大或NaN)[^3]。 #### 变量初始化字符串 为了使仿真能够顺利读取外部定义的数据,可以通过设置`variableInitString`属性来动态构建并执行相应的赋值语句。例如: ```matlab dataIn.time = [0 1 2]; dataIn.signals.values = [1 2 3]; variableInitString = sprintf('simin = %s;', mat2str(dataIn)); ``` 这段代码会创建一个名为`simin`的新变量,并将其内容设定为由`dataIn`转换而来的字符串表示形式[^5]。 #### 绘制图形的最佳实践 当需要展示仿真结果时,可以利用MATLAB强大的绘图功能来自定义图表样式。下面是一些常用的操作技巧: - 设置坐标轴标签与标题: ```matlab ylabel('Power(kw)'); xlabel('Time(s)'); title('Simulation Results'); ``` - 调整字体大小以提高可读性: ```matlab set(gca,'FontSize',16); ``` - 控制窗口的位置和尺寸以便更好地适应屏幕布局: ```matlab set(gcf,'Position',[left bottom width height]); ``` - 自定义刻度线间隔让细节更加清晰可见: ```matlab yticks([minYTick : stepSize : maxYTick]); xticks([minXTick : stepSize : maxXTick]); ``` - 排列多个图例项使得整体外观更为整洁有序: ```matlab legend({'Label A','Label B'},'Location','BestOutside','NumColumns',2); ``` 以上操作不仅限于Scope模块所生成的结果,同样适用于任何基于二维平面直角坐标的可视化表达方式[^4]。
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classdef Initilization methods(Static) % Following properties of 'maskInitContext' are avalaible to use: % - BlockHandle % - MaskObject % - MaskWorkspace: Use get/set APIs to work with mask workspace. function MaskInitialization(maskInitContext) % 从 Mask 参数获取状态空间矩阵 A = eval(get_param(gcb, 'A_matrix')); B = eval(get_param(gcb, 'B_matrix')); C = eval(get_param(gcb, 'C_matrix')); D = eval(get_param(gcb, 'D_matrix')); % 验证矩阵 if isempty(A) || isempty(B) || isempty(C) || isempty(D) error('状态空间矩阵 A, B, C, D 为空,请检查 InitFcn 是否正确执行'); end % 调试:打印子系统路径 disp(['当前子系统路径: ', gcb]); % 确保模型已加载 model_name = bdroot(gcb); if ~bdIsLoaded(model_name) load_system(model_name); disp(['模型 ', model_name, ' 已加载']); end % 查找子系统内的所有块 block_list = find_system(gcb, 'SearchDepth', 1, 'LookUnderMasks', 'all', 'FollowLinks', 'on'); disp('子系统内的所有块:'); disp(block_list); % 查找 MATLAB Function 块 matlab_function_blocks = find_system(gcb, 'SearchDepth', 1, 'LookUnderMasks', 'all', 'FollowLinks', 'on', 'BlockType', 'MATLABFunction'); if isempty(matlab_function_blocks) % 如果 find_system 失败,尝试直接指定路径 expected_path = [gcb '/Fractional_order_operator']; if bdIsLoaded(model_name) && exist_block(expected_path) if strcmp(get_param(expected_path, 'BlockType'), 'MATLABFunction') matlab_function_blocks = {expected_path}; disp(['通过直接路径找到 MATLAB Function 块: ', expected_path]); else error('预期路径 %s 对应的块不是 MATLAB Function 块,实际类型为 %s', expected_path, get_param(expected_path, 'BlockType')); end else error('在子系统 %s 中未找到 MATLAB Function 块,预期路径 %s 无效,请检查子系统结构', gcb, expected_path); end end % 获取 MATLAB Function 块的路径 matlab_function_block = matlab_function_blocks{1}; disp(['找到 MATLAB Function 块: ', matlab_function_block]); % 验证块类型 if ~strcmp(get_param(matlab_function_block, 'BlockType'), 'MATLABFunction') error('路径 %s 对应的块不是 MATLAB Function 块,实际类型为 %s', matlab_function_block, get_param(matlab_function_block, 'BlockType')); end % 将状态空间矩阵传递给 MATLAB Function 块 set_param(matlab_function_block, 'A', mat2str(A)); set_param(matlab_function_block, 'B', mat2str(B)); set_param(matlab_function_block, 'C', mat2str(C)); set_param(matlab_function_block, 'D', mat2str(D)); % 调试信息 disp('Initialization 完成,状态空间矩阵已传递给 MATLAB Function 块:'); disp('A:'); disp(A); disp('B:'); disp(B); disp('C:'); disp(C); disp('D:'); disp(D); % 辅助函数:检查块是否存在 function exists = exist_block(block_path) try get_param(block_path, 'Name'); exists = true; catch exists = false; end end end % Use the code browser on the left to add the callbacks. end end

classdef Initialza methods(Static) % Following properties of 'maskInitContext' are avalaible to use: % - BlockHandle % - MaskObject % - MaskWorkspace: Use get/set APIs to work with mask workspace. function MaskInitialization(maskInitContext) % 从 Mask 参数获取状态空间矩阵 A = eval(get_param(gcb, 'A_matrix')); B = eval(get_param(gcb, 'B_matrix')); C = eval(get_param(gcb, 'C_matrix')); D = eval(get_param(gcb, 'D_matrix')); % 验证矩阵 if isempty(A) || isempty(B) || isempty(C) || isempty(D) error('状态空间矩阵 A, B, C, D 为空,请检查 InitFcn 是否正确执行'); end % 调试:打印子系统路径 disp(['当前子系统路径: ', gcb]); % 确保模型已加载 model_name = bdroot(gcb); if ~bdIsLoaded(model_name) load_system(model_name); disp(['模型 ', model_name, ' 已加载']); end % 查找子系统内的所有块 block_list = find_system(gcb, 'SearchDepth', 1, 'LookUnderMasks', 'all', 'FollowLinks', 'on'); disp('子系统内的所有块:'); disp(block_list); % 查找 MATLAB Function 块 matlab_function_blocks = find_system(gcb, 'SearchDepth', 1, 'LookUnderMasks', 'all', 'FollowLinks', 'on', 'BlockType', 'MATLABFunction'); if isempty(matlab_function_blocks) % 如果 find_system 失败,尝试直接指定路径 expected_path = [gcb '/Fractional_order_operator']; if bdIsLoaded(model_name) && exist_block(expected_path) if strcmp(get_param(expected_path, 'BlockType'), 'MATLABFunction') matlab_function_blocks = {expected_path}; disp(['通过直接路径找到 MATLAB Function 块: ', expected_path]); else error('预期路径 %s 对应的块不是 MATLAB Function 块,实际类型为 %s', expected_path, get_param(expected_path, 'BlockType')); end else error('在子系统 %s 中未找到 MATLAB Function 块,预期路径 %s 无效,请检查子系统结构', gcb, expected_path); end end % 获取 MATLAB Function 块的路径 matlab_function_block = matlab_function_blocks{1}; disp(['找到 MATLAB Function 块: ', matlab_function_block]); % 验证块类型 if ~strcmp(get_param(matlab_function_block, 'BlockType'), 'MATLABFunction') error('路径 %s 对应的块不是 MATLAB Function 块,实际类型为 %s', matlab_function_block,

function create_advanced_pid_model() % 创建新模型 model_name = 'Advanced_PID_Control'; new_system(model_name); open_system(model_name); % 设置模型参数 set_param(model_name, 'Solver', 'ode4', 'FixedStep', '0.1',... 'StopTime', '300', 'SaveOutput', 'on', 'SaveFormat', 'Dataset'); %% 主要模块配置 % 1. 参考输入系统 add_block('simulink/Sources/Step', [model_name '/Reference'],... 'Position', [100, 50, 130, 80],... 'Time', '0',... 'After', '100'); % 2. PID控制器系统 pid_block = add_block('simulink/Continuous/PID Controller',... [model_name '/PID'],... 'Position', [300, 45, 350, 95],... 'P', '1.0',... 'I', '0.01',... 'D', '5.0',... 'N', '10',... % 微分滤波器系数 (1/(0.1s+1)) 'LimitOutput', 'on',... 'UpperSaturationLimit', '100',... 'LowerSaturationLimit', '0'); % 3. 被控对象系统 add_block('simulink/Continuous/Transfer Fcn', [model_name '/HeatingSystem'],... 'Position', [500, 40, 550, 90],... 'Numerator', '0.8',... 'Denominator', '[45 1]'); add_block('simulink/Continuous/Transport Delay', [model_name '/SensorDelay'],... 'Position', [600, 40, 650, 90],... 'DelayTime', '8'); % 4. 噪声系统 add_block('simulink/Sources/Band-Limited White Noise',... [model_name '/MeasurementNoise'],... 'Position', [700, 150, 730, 180],... 'NoisePower', '1e-4',... 'SampleTime', '0.1'); %% 干扰系统 % 阶跃负载干扰 add_block('simulink/Sources/Step', [model_name '/LoadDisturbance'],... 'Position', [400, 200, 430, 230],... 'Time', '150',... 'After', '-15'); % 10%功率下降 % 环境温度波动 add_block('simulink/Sources/Random Number', [model_name '/AmbientNoise'],... 'Position', [500, 200, 530, 230],... 'Mean', '0',... 'Variance', '2',... 'SampleTime', '10'); % 0.1Hz % 脉冲扰动 add_block('simulink/Sources/Pulse Generator', [model_name '/SteamDisturbance'],... 'Position', [600, 200, 630, 230],... 'Amplitude', '5',... 'Period', '300',... 'PulseWidth', '2',... 'PhaseDelay', '220'); %% 监测系统 % 主示波器 add_block('simulink/Sinks/Scope', [model_name '/MainScope'],... 'Position', [800, 50, 830, 80],... 'NumInputPorts', '3',... 'LayoutDimensions', [3,1]); % 数据记录 add_block('simulink/Sinks/To Workspace', [model_name '/TempData'],... 'Position', [900, 50, 930, 80],... 'VariableName', 'Temperature',... 'SaveFormat', 'Array'); add_block('simulink/Sinks/To Workspace', [model_name '/ControlData'],... 'Position', [900, 100, 930, 130],... 'VariableName', 'ControlSignal',... 'SaveFormat', 'Array'); %% 信号连接系统 % 主控制回路 add_line(model_name, 'Reference/1', 'PID/1', 'autorouting','on'); add_line(model_name, 'PID/1', 'HeatingSystem/1'); add_line(model_name, 'HeatingSystem/1', 'SensorDelay/1'); % 反馈回路 add_line(model_name, 'SensorDelay/1', 'MainScope/1'); add_line(model_name, 'SensorDelay/1', 'MeasurementNoise/1'); % 干扰注入 add_line(model_name, 'LoadDisturbance/1', 'HeatingSystem/1'); add_line(model_name, 'AmbientNoise/1', 'HeatingSystem/1'); add_line(model_name, 'SteamDisturbance/1', 'HeatingSystem/1'); % 数据记录连接 add_line(model_name, 'PID/1', 'ControlData/1'); add_line(model_name, 'SensorDelay/1', 'TempData/1'); % 示波器连接 add_line(model_name, 'SensorDelay/1', 'MainScope/1'); add_line(model_name, 'PID/1', 'MainScope/2'); add_line(model_name, 'MeasurementNoise/1', 'MainScope/3'); %% 高级配置 % 设置PID控制器滤波器 set_param(pid_block, 'FilterMethod', 'Roll-your-own',... 'FilterCoefficient', '10'); % N=10对应(10s)/(s+10) % 设置噪声混合方式 set_param([model_name '/MeasurementNoise'], 'Interpolate', 'on'); % 配置数据保存选项 set_param([model_name '/TempData'], 'SaveFormat', 'StructureWithTime'); set_param([model_name '/ControlData'], 'SaveFormat', 'StructureWithTime'); %% 自动布局并保存 Simulink.BlockDiagram.arrangeSystem(model_name); save_system(model_name); %% 性能计算脚本生成 generate_performance_script(); disp(['高级PID控制系统模型已创建完成: ' model_name]); end function generate_performance_script() % 生成性能分析脚本 script_content = { '%% 性能指标计算' '% 加载仿真数据' 'load_system(''Advanced_PID_Control'');' 'simOut = sim(''Advanced_PID_Control'');' '' '% 提取数据' 'time = simOut.tout;' 'temp = simOut.Temperature.Data;' 'control = simOut.ControlSignal.Data;' 'ref = simOut.Reference.Data;' '' '% 超调量计算' '[max_temp, idx] = max(temp);' 'sigma_percent = (max_temp - ref(end)) / ref(end) * 100;' '' '% 调节时间计算 (±1℃)' 'settling_index = find(abs(temp - ref(end)) <= 1, 1, ''last'');' 't_s = time(settling_index);' '' '% 稳态误差' 'e_ss = abs(temp(end) - ref(end));' '' '% 能耗积分' 'energy = trapz(time, abs(control));' '' '% 结果显示' 'fprintf(''系统性能指标:\n'');' 'fprintf(''超调量: %.2f%%\n'', sigma_percent);' 'fprintf(''调节时间: %.2fs\n'', t_s);' 'fprintf(''稳态误差: %.2f℃\n'', e_ss);' 'fprintf(''能耗积分: %.2f\n'', energy);' '' '% 可视化' 'figure(''Position'',[100 100 1200 600])' 'subplot(2,1,1)' 'plot(time, temp, ''b'', time, ref, ''r--'')' 'title(''温度响应曲线'')' 'xlabel(''时间 (s)'')' 'ylabel(''温度 (℃)'')' 'legend(''实际温度'',''设定值'')' '' 'subplot(2,1,2)' 'plot(time, control, ''m'')' 'title(''控制量输出'')' 'xlabel(''时间 (s)'')' 'ylabel(''加热功率 (%)'')' 'ylim([0 100])' }; fid = fopen('analyze_performance.m', 'w'); fprintf(fid, '%s\n', script_content{:}); fclose(fid); end错误使用 create_advanced_pid_model Band-Limited White Noise. block (mask) 没有名为 'NoisePower' 的参数

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