MWORKS系统建模与仿真：汽车系统设计与验证 课件 4. 控制策略建模环境 MWORKS.Sysblock

MWORKS系统建模与仿真：汽车系统设计与验证第2篇MWORKS系统建模与仿真4.控制策略建模环境MWORKS.Sysblock1AutoInput模块AutoOutput模块24.1控制算法建模4.1.1常用模块Mux（向量构造器）3DeMux（向量解构器）4BusCreator（总线构造器）5BusSelector（总线解构器）6Switch（条件输出器）7BoolSwitch（布尔条件输出器）8输入连接器，用户可以自行选择接口的数据类型（定点、浮点、布尔量）。输出连接器，用户可以自行选择接口的数据类型（定点、浮点、布尔量）。向量构造器，用户能够自行设置输入端口的数量，最终由一根信号输出，其数据类型必须相等（定点、浮点、布尔量）。向量结构器，用户能够自行设置输出端口的数量，由一根信号输入，其数据类型必须相等（定点、浮点、布尔量）。总线构造器，将输入端口的数据合并成总线进行输出。BusCreator模块可将一组输入元素合并成一条总线。总线解构器，将总线数据拆分进行输出。模型中间的输入接口与自身阈值进行逻辑比较，比较的结果为真时输出u1的值，否则输出u2的值。当u为真时输出u1的值，否则输出u2的值，中间接口为布尔类型，其余均为浮点类型。1MathOperation族Discrete族24.1控制算法建模4.1.2计算模块（1/2）MathOperation库中的模块为数学运算相关的模块，包含加减乘除模块、取整模块，三角函数相关的模块、特定的数学运算函数模块。DiscreteTransferFunc（离散传递函数模块）、Difference（计算本次输入值与上一次输入值的差）、ZeroOrderHold（零阶保持器）、pID_P（比例环节）、pID_I（积分环节）、pID_D（微分环节）、pID_I

ReSet（可重置的积分环节）、UnitDelay（将输入信号延迟一个采样周期后输出）、UnitDelayReSet（将输入信号延迟一个采样周期后输出）、Delay（将输入信号延迟指定的采样周期后输出）、TappedDelay（缓存器）、DiscreteTimelntegrator（离散时间积分模块）、DiscreteTimelntegratorreset（可重置的离散时间积分模块）计算相关的模块包含取整模块、数学函数运算模块、三角函数模块等。3Discontinuities族LookUpTable族44.1控制算法建模4.1.2计算模块（2/2）查表模块目前支持一维查表和二维查表计算相关的模块包含取整模块、数学函数运算模块、三角函数模块等。RateLimiter（限变化速率模块）Relay（输出在两个指定值之间切换）Quantizer（离散模块）DeadZone（死区模块）SaturationDynamic（动态限幅）RateLimiterDynamic（动态限变化速率）

Backlash（对间隙系统行为进行建模）WrapToZero（如果输入高于闽值，则输出为零，否则输出等于输入。）DeadZoneDynamic（输入位于死区时输出零。超出死区时，按起始值或结束值对输入信号进行偏移。）1LogicOperatorComparator24.1控制算法建模4.1.3逻辑与关系比较模块DetectFallNegative（检测越过零点的下降沿）DetectFallNonpositive（检测越过或抵达零点的下降沿）DetectRiseNonnegative（检测越过或抵达零点的上升沿）DetectRisePositive（检测越过零点的上升沿）DetectChange（检测信号值的变化）DetectDecrease（检测信号值的下降）检测信号下降LogicalOperator（逻辑运算符）

BitwiseOperator（对输入执行指定的按位运算）比较两输入u1、u2之间的关系，下拉框中可以选择大于号、等于号、小于号、大于等于号、小于等于号、不等号3信号检测族DetectIncrease（检测信号值的增长）检测信号上升

IntervalTest（检测输入值是否在指定区间IntervalTestDynamic（检测输入值是否在指定区间，区间值由输入决定）IsInf（检查信号是否越界）IsNaN（检测信号是否为非法数）1状态（State）事件（Event）24.2状态机建模状态机通过定义状态、转移、事件和动作来描述系统的行为，是一种非常有效的行为建模工具。状态机有两大特点，一是离散的，二是有限的，描述事物的有限状态机模型的元素由以下部分组成：动作（Action）3转移（Transition）4表示系统可能处于的状态，可以用方块或圆形表示。触发状态转移的事件，可以用标签表示。状态转移时执行的动作，可以用标签表示。表示状态之间的转换关系，可以用箭头表示。1新建包含状态机的模型4.2.1使用流程4.2状态机建模2编辑状态机变量3编辑状态4编辑转移线5执行仿真4.2.2状态机变量管理器4.2状态机建模树型图区域变量列表功能区变量批量操作4.2.3State状态模块4.2状态机建模状态组件由状态名、内部动作语句以及代表初始状态的圆形图元组成。4.2.4转移线4.2状态机建模转移线用于确定状态的转移关系，并通过转移条件来约束状态的转移成立条件。4.3.2面板功能介绍4.3数据字典参数数据字典的数据信息主要存放于两个表格中，分别对应模型中参数、信号：通常为需要手动设置的某些调试常量，一般情况下在仿真\运行过程中不变，是可以根据需要进行标定的数据。信号模型根级输入输出端口的变量，通常只需要给定初始值和范围，其值由系统计算得到。4.3.3使用流程4.3数据字典新建字典关联字典解绑字典导入数据导出数据4.4.1信号发生器模块库4.4信号源正弦信号发生器模块可以算出正弦信号的输出波形。正弦信号发生器1常量信号发生器2斜坡信号发生器3阶跃信号发生器4采样累加器5数据源周期性输出模块6常量信号发生器模块可以产生不定类型常量信号。斜坡信号发生器模块用于生成从指定时间和值开始，并且以指定速率发生变化的上升或者下降的信号。阶跃信号发生器模块用于生成指定时间内两个定义的电平之间的阶跃，如果仿真时间小于阶跃时间参数值，则输出初值；如果仿真时间大于阶跃时间初值，则输出终值。采样累加器模块用于在间隔采样时间内输出值基于指定值逐步累加的过程。数据源周期性输出器模块主要用来按一定采样时间间隔，周期性地按顺序输出源数据中的元素。CSV导入模块可以将用户硬盘上以“.csv”为扩展名的表格数据导入到控制策略模型中作为模型的数据输入4.4.2外部信号导入模块4.4信号源4.5常用控制算法PID闭环控制系统模型展示了PID反馈系统在并行模式与串行模式下的对比。4.5.1PID闭环控制算法4.5常用控制算法状态转移算法模型演示了一种转移判断条件的建模方法，即将状态执行的时间（或次数）作为转移的判断条件。模型中state_index在不同状态下分别为1、2、3，其值与状态名的数字后缀相对应。4.5.2状态转移算法4.6嵌入式代码生成控制器模型的代码生成与物理模型类似。4.6.1控制器模型的代码生成4.6嵌入式代码生成当数据字典中变量的存储类型为“ImportedGlobal”或“ImportedExternPointer”时，模型在生成C代码时将不会生成此变量