【分享】如何Simulink的仿真结果实时动态显示到GUI界面（转）

牛小贱

关于Simulink与GUI连接，数据传递，动态显示之类的问题，想和大家分享一下！！
Simulink模型仿真时，完成下列动作：
1.自动创建Figure和axes以及text控件
2.将当前采样点输出值显示到text中
3.将仿真过程的数据动态绘制到axes上
4.仿真结束Figure自动关闭
5.使用M Level 1 S函数实现
程序代码：

1. 
   
2. function [sys,x0,str,ts] = gui_plot_sfun(t,x,u,flag)
   
3. %
   
4. switch flag,
   
5.   %%%%%%%%%%%%%%%%%%
   
6.   % Initialization %
   
7.   %%%%%%%%%%%%%%%%%%
   
8.   case 0,
   
9.     [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
   
10.   %%%%%%%%%%%%%%%
    
11.   % Derivatives %
    
12.   %%%%%%%%%%%%%%%
    
13.   case 1,
    
14.     sys=mdlDerivatives(t,x,u);
    
15.   %%%%%%%%%%
    
16.   % Update %
    
17.   %%%%%%%%%%
    
18.   case 2,
    
19.     sys=mdlUpdate(t,x,u);
    
20.   %%%%%%%%%%%
    
21.   % Outputs %
    
22.   %%%%%%%%%%%
    
23.   case 3,
    
24.     sys=mdlOutputs(t,x,u);
    
25.   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    
26.   % GetTimeOfNextVarHit %
    
27.   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    
28.   case 4,
    
29.     sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u);
    
30.   %%%%%%%%%%%%%
    
31.   % Terminate %
    
32.   %%%%%%%%%%%%%
    
33.   case 9,
    
34.     sys=mdlTerminate(t,x,u);
    
35.   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    
36.   % Unexpected flags %
    
37.   %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
    
38.   otherwise
    
39.     error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);
    
40. end
    
41. % end sfuntmpl
    
42. %
    
43. %=============================================================================
    
44. % mdlInitializeSizes
    
45. % Return the sizes, initial conditions, and sample times for the S-function.
    
46. %=============================================================================
    
47. %
    
48. function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes
    
49. %
    
50. % call simsizes for a sizes structure, fill it in and convert it to a
    
51. % sizes array.
    
52. %
    
53. % Note that in this example, the values are hard coded.  This is not a
    
54. % recommended practice as the characteristics of the block are typically
    
55. % defined by the S-function parameters.
    
56. %
    
57. sizes = simsizes;
    
58. sizes.NumContStates  = 0;
    
59. sizes.NumDiscStates  = 0;
    
60. sizes.NumOutputs     = 0;
    
61. sizes.NumInputs      = 1;
    
62. sizes.DirFeedthrough = 1;   % u is used in Output function so it is 1 here.
    
63. sizes.NumSampleTimes = 1;   % at least one sample time is needed
    
64. sys = simsizes(sizes);
    
65. %
    
66. % initialize the initial conditions
    
67. %
    
68. x0  = [];
    
69. %
    
70. % str is always an empty matrix
    
71. %
    
72. str = [];
    
73. %
    
74. % initialize the array of sample times
    
75. %
    
76. ts  = [0 0];
    
77. % init the ui controls
    
78. global t f vec
    
79. f = figure('Position', [280, 280,330, 330], 'MenuBar', 'none');
    
80. t = uicontrol(f,'Style','text','Position',[180,200,80,30]);
    
81. vec = [];
    
82. 
    
83. % end mdlInitializeSizes
    
84. %
    
85. %=============================================================================
    
86. % mdlDerivatives
    
87. % Return the derivatives for the continuous states.
    
88. %=============================================================================
    
89. %
    
90. function sys=mdlDerivatives(t,x,u)
    
91. sys = [];
    
92. % end mdlDerivatives
    
93. %
    
94. %=============================================================================
    
95. % mdlUpdate
    
96. % Handle discrete state updates, sample time hits, and major time step
    
97. % requirements.
    
98. %=============================================================================
    
99. %
    
100. function sys=mdlUpdate(t,x,u)
     
101. sys=[];
     
102. 
     
103. % end mdlUpdate
     
104. %
     
105. %=============================================================================
     
106. % mdlOutputs
     
107. % Return the block outputs.
     
108. %=============================================================================
     
109. %
     
110. function sys=mdlOutputs(t,x,u)
     
111. pause(0.5);
     
112. global t vec f
     
113. vec = [vec, u];
     
114. set(t, 'string', num2str(u));
     
115. plot(vec);
     
116. sys = [];
     
117. % end mdlOutputs
     
118. %
     
119. %=============================================================================
     
120. % mdlGetTimeOfNextVarHit
     
121. % Return the time of the next hit for this block.  Note that the result is
     
122. % absolute time.  Note that this function is only used when you specify a
     
123. % variable discrete-time sample time [-2 0] in the sample time array in
     
124. % mdlInitializeSizes.
     
125. %=============================================================================
     
126. %
     
127. function sys=mdlGetTimeOfNextVarHit(t,x,u)
     
128. sampleTime = 1;    %  Example, set the next hit to be one second later.
     
129. sys = t + sampleTime;
     
130. % end mdlGetTimeOfNextVarHit
     
131. %
     
132. %=============================================================================
     
133. % mdlTerminate
     
134. % Perform any end of simulation tasks.
     
135. %=============================================================================
     
136. %
     
137. function sys=mdlTerminate(t,x,u)
     
138. global f
     
139. close(f);
     
140. sys = [];
     
141. % end mdlTerminate

复制代码

在仿真过程中截了三个图，Display与GUI数据更新时间稍微有一点不同步，在动态过程中肉眼几乎看不出。效果如下图1、2、3所示：
其他补充：如何用GUI控制simulink，通过GUI设置simulink的参数，然后运行仿真。

通过GUI来控制Simulink进行系统仿真,仿真的对象是动态地钟摆系统．别看题目是GUI和Simulink,其实最重要的中心内容在于S-function.Math大哥说过，S-function的本质就是系统状态的更新，这话总结了一切，系统的更新也就是采样点的刷新，计算当前采样点的全部输出或者包含其微分积分信息，然后到下一个时间点，再刷新．而区分其工作阶段的标志flag的值分别对应各个工作状态：初始化，连续状态微分更新，离散状态更新，输出更新，采样时刻更新，仿真结束这六种状态．其调用格式就不详细介绍了，大家自己调用模版文件出来瞧瞧就很明白了（edit sfintempl.m或者open sfintempl.m或者type sfintempl.m).
　　大概的原理就讲这么多，下面进入到我的作品，<<GUI控制Simulink演示钟摆动画>>．在这个作品中，我使用了两个S-function，一个是来描述钟摆本身的运动学特性，一个是模仿硬件（单片机的外部中断）来控制整个仿真的进行与终止．制作过程比较麻烦，程序大概四五百行，我大致说说核心的东西就应付过去吧．核心：S-function早软件中实现硬件支持的中断功能，通过刷新系统状态和检测全局变量stopf来确定是继续执行仿真还是终止动画进行．它的每次更新都把stopf变为0(继续仿真标志)，但控制器的按钮按下把stopf变成1,在S-function每次计算输出时会对stopf检测，若为1，那么动画会静止．先给大家看看控制版面，带有仿真时间的输入，如果想保持仿真，那么可以输入inf.

打开模型按钮可以打开.mdl的单摆系统结构图，下面的就是检测停止状态stopf的S-function结构图，需要与系统本身放在一个.mdl文件中，否则只程序的编写是不足够的． 摆过去之后还回循环往复：

希望对那些学习这一块的人有所帮助！！！

其实，将Simulink的实时仿真时间显示到GUI的控件上，还有一个比较简单方便的实现方法：S-Function。
使用Level-1 M S-Function可以方便地将每个步长的时间点动态的（估计那位会员所说实时就是这个意思）显示到一个figure的text控件上。这个S函数只用于仿真，不提供内联的TLC文件。S函数的初始化函数部分进行一个带有text控件figure的创建，输出函数则动态得奖时间量获取并写入到text上去。效果如下：

text的数据就是当前模型的时间点数据。
实现此功能的S函数代码如下：

1. 
   
2. function [sys,x0,str,ts]=gui_time_sfun(t,x,u,flag)
   
3. switch flag,
   
4. %Initialization
   
5.   case 0,
   
6.     [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes;
   
7. %Outputs
   
8.   case 3,
   
9.     sys=mdlOutputs(t,x,u);
   
10. %Unhandled flags
    
11.   case {1, 2, 4, 9 }
    
12.     sys = [];
    
13. %Unexpected flags
    
14.   otherwise
    
15.     error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);
    
16. end
    
17. %mdlInitializeSizes
    
18. function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes
    
19. sizes = simsizes;
    
20. sizes.NumContStates  = 0;
    
21. sizes.NumDiscStates  = 0;
    
22. sizes.NumOutputs     = 0;
    
23. sizes.NumInputs      = 0;
    
24. sizes.DirFeedthrough = 0;
    
25. sizes.NumSampleTimes = 0;
    
26. sys=simsizes(sizes);
    
27. x0=[];
    
28. str=[];
    
29. ts=[];
    
30. % 创建一个窗口显示时间
    
31. global f;
    
32. f = figure('Position',[500 200 50 50]);
    
33. uicontrol('Parent', f, 'Style', 'text','String','Simulation Time');
    
34. %mdlOutputs
    
35. function sys=mdlOutputs(t,x,u)
    
36. global f;
    
37. % 将每次的仿真时间输出到figure
    
38. uicontrol('Parent', f, 'Style', 'text','String',num2str(t));
    
39. pause(0.2); %为了让人眼能看清动态过程而加入的时间延迟
    
40. sys=[];

复制代码

Nicky_ONE

LZ总结整理的不错，很实用！！赞一个！

晓凡

很不错……正好用到，谢谢楼主了！！！

猫头鹰先生

复制你的代码怎么老是有序号，好烦。想学习一下，simulink一直是弱项。

猫头鹰先生

就是点击复制代码选项，每次都有序号，还得一个一个删除，好麻烦，怎么能没有序号

牛小贱

猫头鹰先生 发表于 2014-4-4 20:05
就是点击复制代码选项，每次都有序号，还得一个一个删除，好麻烦，怎么能没有序号

不晓得你是怎么复制的，我刚才试了一下，没问题的。自己好好再试一下，这个是不会出问题的……

猫头鹰先生

牛小贱 发表于 2014-4-4 20:14
不晓得你是怎么复制的，我刚才试了一下，没问题的。自己好好再试一下，这个是不会出问题的……

我又试了下，好了。不过出现点问题，我先看看，谢谢。