Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型

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本节教程主要向大家演示使用三种不同的方法，在GUIDE中嵌入Simulink模块。关于原理大家可以参考http://www.mathworks.com/access/ … g_guis/f6-8865.html

在Simulink中能够直观快速的搭建系统模型，如果再联合GUIDE的面向对象可视化编程，可以说是锦上添花！将Simulink融入到GUIDE中可以方便模型的终端用户，很容易直接可视化的操控模型参数和显示仿真结果，而此时并不需要进入Simulink环境。

构建Simulink模型

该部分我们将快速的构建一个Simulink模型方便在后面的GUIDE中使用。本次我们就使用一个简单的二阶“质量-弹簧-阻尼”系统作为示例吧。

Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型

在使用该教程时，我们假定您已经具备Simulink相关建模基础和了解“质量-弹簧-阻尼”系统的理论。因此在这里我就不深入介绍Simulink模型的建立和“质量-弹簧-阻尼”系统的数学推导。如果的确需要，建议您参考下http://edu.levitas.net/Tutorials/Matlab/Simulink/index.html

1、先下载论坛为您制作好的Simulink和GUI模型 Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型 simulink-gui.zip (13.04 KB, 下载次数: 2036) ，包含simulink_gui.fig、simulink_gui.m、 simulateButton.m和 mass_spring.mdl四个文件，将其解压到MATLAB工作目录。

2、在Simulink中打开模型，框图如下所示

Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型

3、请注意增益(Gain)模块的增益使用的是变量1/m、c/m和k/m，而不是数值。因为Simulink默认使用基本状态空间(Base WorkSpace)的数据，因此在仿真之前必须先在状态空间定义参数m、c和k，否则将出错。当然我们可以使用set_param()函数直接设置参数，这个将会在后面讲解。

4、由于函数有自己的状态空间(不是Base Workspace)，因此在函数中使用sim()函数进行模型仿真，即使你在函数中定义了模型的必要参数，但是这些参数只存在于函数状态空间中，模型在仿真是没法获取。比如下面的代码将会导致错误

function runSimulinkModel(m,c,k)
% 即使在函数中有模型的参数输入或定义，但是Simulink默认只使用基本状态空间的数据
sim(‘mass_spring’);

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5、由于函数状态空间和基本状态空间的变量和数据不兼容，这就增加了在GUIDE中调用Simulink模型的难度。在接下来的教程中，我们将讨论使用三种方法来解决这个问题！

GUIDE调用Simulink

方法一：

主要使用set_param函数设置仿真参数，具体参考http://www.matlabsky.com/thread-17464-1-1.html

方法二：

Simulink中提供的simset()函数，可以让用户自定Simulink模型的运行空间(默认是Base Workspace)，我们只要将Simulink设置为从当前工作空间运行就Ok了。关于simset的更多用法，感兴趣的网友可以自己参考Matlab帮助！

1、在GUIDE中打开simulink_gui.fig文件(不会使用GUIDE，那先看下http://www.matlabsky.com/thread-5217-1-1.html)，GUI布局如下所示

Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型

2、打开simulink_gui.m文件定位到Simulate!按钮的回调函数simulate_pushbutton_Callback，在后面添加如下代码

axes(handles.axes1) % 将axes1设置为当前坐标系，便于绘制仿真结果
m=str2num(get(handles.mass_editText,’String’)); % 获取质量
c=str2num(get(handles.damping_editText,’String’)); % 获取阻尼
k=str2num(get(handles.spring_editText,’String’)); % 获取劲度系数
% 配置Simulink仿真选项，使其使用当前工作空间
% 设置Simulink从当前工作空间运行
options = simset(‘SrcWorkspace’,’current’);
% 使用sim()函数对模型进行仿真
% 第一参数是模型名称
% 第二个参数是向量，指定仿真开始和结束时间
% 如果设置为[]，则使用在Simulink中设置的始末时间
% 第三个参数设置Simulink仿真选项
sim(‘mass_spring’,[],options);
% 绘制图形% 模型中有一个OUT模块，使用它我们可以设置输出变量为tout和yout
% 然后就可以直接调用Simulink的获取仿真结果tout和yout进行绘图了
plot(tout,yout)
xlabel(‘Time’)
ylabel(‘Displacement’)
Title(‘2nd Order Mass Spring System’)
grid on

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3、保存修改，再运行GUI。在文本框中输入“质量-弹簧-阻尼”系统的三个参数(注意不要输入字母、符号或负数)，然后点击“Simulate！”按钮，看看我们的劳动成果吧！

Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型

方法三：

1、同样在GUIDE中打开未经有修改的simulink_gui.fig文件

Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型

2、双击“Simulate！”按钮打开属性查看器，将Callback属性修改为simulateButton。以后每次点击“Simulate！”按钮时，则GUI只响应simlateButton中定义的操作，而不是simulate_pushbutton_Callback。

注意：simulateButton是另外编写的一个M脚本文件，MATLAB中脚本文件(不同于函数文件)中的所有变量和数据共用基本状态空间。

Matlab教程0x9-在GUI中调用含未知参数的Simulink模型

3、其实simulateButton.m脚本的代码如下

% 注意到simulateButton.m文件不是一个M函数(以function开头的为M函数)，而是M脚本！
% Matlab脚本将在基本工作空间运行，它涉及到所有的变量和数据都保存在基本工作空间！
% 而Simulink所有参数默认调用基本工作空间的数据，所以此时我们就可以直接使用sim()函数进行模型仿真了！
clear all
% 获取当前GUI窗体的句柄
h =gcf;
% 获取GUI的handles结构体，它包含了所有控件的信息
handles = guidata(h);
% 选择当前坐标系，由于后面的绘图
axes(handles.axes1);
% 获取文本框中的Simulink仿真参数
m=str2num(get(handles.mass_editText,’String’)); % 注意获取的string是一个字符串，需要使用str2num将其转换为数值
c=str2num(get(handles.damping_editText,’String’));
k=str2num(get(handles.spring_editText,’String’));
% 仿真系统
sim(‘mass_spring’);
% 绘制仿真结果图形
plot(tout,yout)
xlabel(‘Time’)
ylabel(‘Displacement’)
Title(‘2nd Order Mass Spring System’)
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