Simulink中Matlab function使用全局变量

news2024/11/25 2:28:53

一. 引言

最近发现了之前仿真中的一个问题，记录一下备忘。

Matlab function中有时候需要用到全局变量，其用法较为简单，而Simulink中的Matlab function全局变量用法稍复杂一点，按照步骤来即可，但第一次用还是需要一个详细教程，以免出错。

二. 普通Matlab function使用全局变量

普通Matlab function全局变量定义：

function W = weight(m)
global GG;
W = m * GG;

将上述代码保存成文件weight.m.

注意调用的时候也要声明全局变量：

global GG;
GG = 10;
a = weight(4)

三. Simulink中的Matlab function使用全局变量

详细的多种用法参考这篇文章: Simulink高级应用—— Matlab Function中共享或使用全局变量或全局数据

这里只说其中一种用法，使用data sotre memory来实现全局变量共享。

比如我这里要给控制器输出端加一个噪音信号，用Matlab function，就可以定义为时间的函数。

在这里插入图片描述
1. MATLAB Function的代码中声明全局变量

考虑最简单的情况，t=5s时加一个幅值为noise_amp的噪音，定义：

function y = fcn(t)
global noise_amp;
if t > 5
    y = noise_amp;
else 
    y = 0;
end

2. MATLAB Function 注册全局变量

在MATLAB Function的代码编辑界面，点击Edit Data

点击Add Data，成功添加一个变量，命名为noise_amp（与代码中的必须一致）。变量类型由input改为data store memory

在这里插入图片描述
3. Simulink中添加 Data Store Memory模块

从library中拖入或直接在空白页面输入Data Store Memory，添加一个Data Store Memory模块。命名与Matlab function中一致，必须设置好明确的数据类型，不能为auto（比如我设置成double）。设置信号的类型（real）和初始值。我这里设置的初始值0.3，即噪音幅值0.3

在这里插入图片描述

现在运行一下，结果如图所示。可以看到t=5s时直接在输出端叠加了一个0.3的噪音，之后在PID的调节下回到设置的期望值1。这样就仿真了一个脉冲形式的抗扰控制。

在这里插入图片描述

四. 如何利用Matlab function的全局变量施加随机噪声

上面是在某一时刻施加了一个噪音，现在我想以10Hz频率给输出端施加随机噪音（控制周期为0.001s, 1000Hz），应该怎么施加。

这个问题乍一看很简单，其实仔细想一想不是那么简单。比如下面这这么写就是错的：

function y = fcn(t,u)

if mod(1000*t,100) == 0   % 噪声频率为0.1s给一次, 仿真周期是0.001s
    y = 0.1 * (-1+2*rand);
else
    y = 0;
end

它仿真出来的是下图形式，每一次的噪音只在那一时刻起了作用，表现在输出信号上就是一个个的“尖刺”，实际上每一次施加的噪音都应该是持续性的，所以应该用累加形式。

在这里插入图片描述

正确的写法如下（新定义了一个全局变量noise，步骤参照前面）：

function y = fcn(t, data1)

global noise;

if mod(1000*t,100) == 0   % 噪声频率为0.1s给一次, 仿真周期是0.001s
    y = noise + 0.1 * (-1+2*rand);
else
    y = noise;
end
noise = y;