GOTO控件和From控件介绍
- 功能介绍
- 实验过程
- 补充
S-Function Builder控件
- 本栏参考
- 功能介绍
- 实验过程
- 案例下载
- 补充
BusCreator控件和BusSelector控件
- 功能介绍
- 实验过程
- 案例下载
- 补充
Inport控件和Outport控件
- 功能介绍
Prescan自带的组合控件：Path Follower with Preview控件
- 功能介绍
- 原理
- 参数对话框
- 输入输出
- - 输入
  - 输出

GOTO控件和From控件介绍

功能介绍

GOTO控件：向具有指定tag的From控件发送信号。如果tag可见范围有三种：local,scoped,global，默认为local。
From控件：用指定的tag接收来自Goto控件的信号。若要更换tag，输入新的tag后，点击“Update Tags”，Goto source也会随之更新。

实验过程

搭建如下布局（控件设置均使用默认值）
点击Run，观察Scope1，我们看到虽然Sine Wave和Scope1之间没有直接向量的线段，但Scope依然能够显示Sine Wave的正弦波，这就是Goto和From的作用。

补充

Goto和From控件除了传输正弦波数据，还可以一次传输多组多种格式的数据

S-Function Builder控件

本栏参考

一文教你快速学会在matlab的simulink中调用C语言进行仿真

功能介绍

S-Function Builder用于集成 C 或 C++ 代码以创建 S-Function

实验过程

搭建如下布局（三个常数控件的Constant Value依次为1、50、4000，Scope的输入端口个数为3）
双击S-Function Builder控件，弹出设置界面
对system_Outputs_wrapper函数进行修改，以便实现梯形曲线规划功能

打开时的默认代码：

void system_Outputs_wrapper(const real_T *u0,real_T *y0)
{/* Output_BEGIN */
/* This sample sets the output equal to the inputy0[0] = u0[0]; For complex signals use: y0[0].re = u0[0].re; y0[0].im = u0[0].im;y1[0].re = u1[0].re;y1[0].im = u1[0].im;*/
/* Output_END */
}

修改后的代码：

void sfun_Outputs_wrapper(const real_T *u0,const real_T *u1,const real_T *u2,const real_T *t,real_T *y0,real_T *y1,real_T *y2)
{/* Output_BEGIN */
int Am = u0[0];int Vm = u1[0];int Pf = u2[0];int T = t[0];int Ta = Vm/Am;int Tm = (Pf - Am*Ta*Ta)/Vm;int Tf = 2*Ta+Tm;printf("%d\r\n",Tf);//梯形if(Tm>0){if(T <= Ta){y0[0] = 0.5*Am*T*T;y1[0] = Am*T;y2[0] = Am;}else if(T<=(Ta+Tm)){y0[0] = 0.5*Am*Ta*Ta + Vm*(T-Ta);y1[0] = Vm;y2[0] = 0;}else if(T<=(Ta+Tm+Ta)){y0[0] = 0.5*Am*Ta*Ta + Vm*Tm + 0.5*Am*(T-Ta-Tm)*(T-Ta-Tm);y1[0] = Vm-Am*(T-Ta-Tm);y2[0] = -Am;}}else{//三角形Ta = sqrt(Pf/Am);if(T<Ta){y0[0] = 0.5*Am*T*T;y1[0] = Am*T;y2[0] = Am;}else{y0[0] = 0.5*Am*Ta*Ta + 0.5*Am*(T-Ta)*(T-Ta);y1[0] = Am*Ta - Am*(T-Ta);y2[0] = -Am;}}
/* Output_END */
}

同时，用insert_Ports插入几个变量。默认有u0,y0，我们还需要插入输入变量u1,u2,t和输出变量y1,y2

最后点击Build：（此时我还将左上角S-Function Nmae的名字改成了sfun）

编译成功后，右侧的Build Log会显示如下记录。如果没有成功，请检查函数复制粘贴时，是否遗漏括号，插入的变量数量与名称是否一致。

回到simulink界面，进行连线
然后点击Run，查看Scope的结果
这个显示样式并没有办法明显的区分出不同曲线的变化情况，所以我们点击左上角的齿轮符号，调整布局为三行显示，同时把Stop Time的值改为120。
再次点击Run，我们便可以清晰的看到位置曲线、速度曲线、加速度曲线的变化趋势了。

案例下载

S-Funciton的一个简单实验

补充

S-Function Builder 控件不支持封装。但是，可以封装包含 S-Function Builder 模块的 Subsystem 模块。有关详细信息，请参阅动态封装子系统。
除了使用S-Function Builder控件建立一个S-Function外，我们还可以直接创建一个S-Function。
- 通过S-Function直接创建的图标和S-Function Builder创建的图标是不一样的。
- 双击S-Function控件时，显示的不是Builder界面，而是Parameters设置界面，我们可以点击Edit来查看默认代码，同时进行修改。
- 对于S-Function Builder创建的控件，如果也想查看修改Parameters界面，可以右键单击该控件，点击Block Parameters(S-Function)

BusCreator控件和BusSelector控件

功能介绍

Bus Creator控件：可将一组输入信号合并成一条总线。（在配置界面设置输入信号的个数和顺序）
BusSelector控件：输出从输入总线选择的信号。（在配置界面设置输入的信号和输出的信号，信号可多次重复输出或不输出）

实验过程

搭建如下布局（控件设置均使用默认值）
双击Bus Selector进入配置界面，选择signal1、signal2、signal1作为输出信号
设置Scope的输入端口数量为3，并以三列的布局显示，调整信号连接。
- 点击Run，观察Scope，我们可以看到正弦波和常数1都出现在了Scope界面中，并且正弦波出现了两个。

案例下载

BusCreator和BusSelector的简单实验

补充

除了使用BusSelector对信号选择，也可以使用Mux等对信号进行操作，Mux的作用是将相同数据类型和复/实性的输入信号合并为虚拟向量。

Inport控件和Outport控件

功能介绍

Inport控件：为子系统或外部输入创建输入端口。
- Main界面
  - Port number：指该端口在子系统或该模块中，是第几个输入端口。
  - Icon display：指Inport控件显示的图标，默认显示端口号。
- Signal Attributes界面
  - Data type：数据类型，通常Inherit: auto自动适应就行，有时候我们也会创建一些特殊的类型，来使用，比如上图中，在车辆模型中，我们使用的是Bus: PRESCAN_SELFSENSORDATA类型的输入数据。
  - Sample time：指定采样时间，默认为-1，表示根据模型中的模块上下文继承其采样时间。
Outport控件：为子系统或外部输出创建输出端口。界面与Inport控件类似。

Prescan自带的组合控件：Path Follower with Preview控件

功能介绍

在图形用户界面中选择路径跟随器模型来模拟驾驶员行为。

原理

路径跟随器是基于最优预见控制理论，它通过最小化车辆的位置(车辆重心)和参考路径的横向误差计算最佳前轮转向角。它近似于人类驾驶员的一般行为。
该算法使用10个预览点来计算方向盘角度。预览距离通过将车辆速度(单位为米/秒)乘以“预览时间”(默认为1秒)来计算。这实际上是车辆在1秒的预览时间内移动的距离。10个横向误差(e_Latme\_Lat_me_Latm)是通过首先找到轨迹上最近的点(pvpref,mpvp_{ref,m}pvpref,m)，然后找到该点到车辆纵轴的距离来计算的。
路径跟随器是一个Simulink模块，它将轨迹(路径+速度曲线)转化为车辆动力学模型的转向角输入。油门、刹车和初始速度也受到控制，但这些与轨迹速度曲线无关。

参数对话框

控制器参数

Longitudinal Controller P：proportional gain，比例增益
Longitudinal Controller I：integral gain，积分增益
Longitudinal Controller D：integral gain，导数增益
Longitudinal Controller AWU：anti-windup gain，AWU反饱和增益
系统参数

系统参数在simulink中是不可以更改的，如果想要修改，需要在Prascan中进行修改，修改完之后重新构建，位置如下：

输入输出

输入

ActorOffset_Left(+)/Right(-)：轨道起始位置w.r.t .全球(世界)坐标系。这些值由预扫描自动填充，并与演员活动轨迹相关。通常会连接Ground控件（输出为零）。
position x,y,Y：车辆实际位置。x、y是位移，Y是Z坐标偏移值，这个不知道如何解释。
Initial velocity：车辆初始速度。
Desired Velocity：车辆期望速度。车辆在一定范围内达到设定值。
velocity：车辆实际速度。
vx：车辆在x轴方向的速度分量。
vy：车辆在y轴方向的速度分量。
yaw rate：车辆的偏航速度。
Cornering Stiffness Tires Front：前轮胎转弯刚度，转弯时每弧度滑移角的前轮胎刚度。数值可以是90943。
Cornering Stiffness Tires Rear：后轮胎转弯刚度，转弯时每弧度滑移角的后轮胎刚度。数值可以是148091。
Steering ratio：方向盘角度与车轮角度之比。数值可以是20。

输出

delta_steerwheel：转向角。
Throttle：以0-100%的比例节流。
Brake pressure：制动功率为0-制动最大压力。
v0：初始速度
Auto_GearShift：自动换档的档位，0是N挡（空挡），1是前进挡（D挡位）。
Actor/Traj_distance：车辆重心到最近轨迹点的距离。
Actor/Traj_angle：车辆纵轴和最近点轨迹切线之间的角度。

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