matlab仿真2-4 stateflow

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1、,,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,机电系统设计与仿真,,,Lecture2.4,Stateflow,简介,,2.3 Stateflow,,,Stateflow,,是,一种与,,Simulink,,联合使用的用于控制和管理逻辑的图形设计开发工具。它用,有限状态机,理论，为复杂的系统行为提供清晰的，简明的描述。,,,2.3.1,Stateflow,的特点,,“,Stateflow,is Part of,Simulink,”,,,“,Stateflow,is a Finite State Machine,,,“,Stateflo

2、w,Adds Flow Diagrams to the State Machine”,,,“,Stateflow,Simulates its State Machine”,,,“,Stateflow,Generates Code”,,2.3.2. Build a Stateflow Model,,通过以下步骤可以建立一个,Stateflow,模型,,1),“Create a,,Simulink Model,”,,,2),“Create a,,Stateflow Diagram,”,,,3),“Define Input,Events,and,,Input Data,,4),“Define the

3、,Stateflow Interface,,5),“Define,,Simulink Parameters,”,,,6,）,“,Parse,the Stateflow Diagram”,,7,）,,“,Run,a Simulation”,,,要求：对加热器进行定时加热并保证被加热物体温度不超过,30,摄氏度。,,,状态,1,：加热,— on ;,,,触发条件：上升沿,—,on_switch,;,,,状态,2,：停止加热,— off;,,,触发条件：下降沿,—,off_switch,;,,,初始状态：停止加热,— off;,,,检测温度：,20,度、,40,度,,— temp,例：温度控制,(,

4、stateflow_tempreture.mdl,),,,,,Stateflow,模块,stateflow_temp_event,,,,stateflow_heat_data,,,,2.3.3,语法说明,1,状态语句说明,State Label Notation,,1,）,语句的一般形式,,name,/,,entry:,,entry actions,,during:,,during actions,,bind:,,events,,,data,,exit:,,exit actions,,on,event_name,:,,on event_name actions,,2,） 状态分解,(State

5、 Decomposition),,,OR,状态分解,,,,,,,,,,,图中或是,A,被执行，或是,B,被执行。当,A,被执行时，,A1,或,A2,可以在某一时刻被执行。,,,AND状态分解,,,图中当A被执行后，A1 A2被同时执行。或,B,C,同时被执行,。,,2,动作,Action,,1,）动作类型,,（,1,）状态动作类型,State Action Types,,每个,State Action,后面都跟,(,:),号，以,(;),或者,(,),结束。,Entry Actions,：,进入模块,Entry actions,第一个被执行。,,Exit Actions,：,当出口条件满足时执

6、行,Exit actions,。,,如果进入后不满足出口条件，则执行,During Actions,。,否则不执行,During Actions,，,而直接执行,Exit actions,During Actions,：,当没有到其它的状态的传递时，,During Actions,才能被执行。,,（,2,） 传递动作类型,Transition Action Types,,Event Triggers,,,在传递标号中，,Event triggers,是第一个出现的事件名。不需要用特殊的字符来区分其它部分。它发出一个确定的事件，使传递开始执行，提供执行的条件。如果缺省，表示可以无条件执行。多个事

7、件用或逻辑符,(,|,),来分隔。,,Conditions,,Conditions,的前后用,(,[],),分隔，是布尔形表达。,,必须是布尔型,true(1) or false(0).,,可以包括以下内容,,,-,,布尔操作的比较数值,,,-,,一个能返回布尔值的函数,,condition,表达式不能调用引起,Stateflow,状态或变量改变的函数。,,布尔代数可以用,&,(,与,),，,|,(,或,),组合。,,Condition Actions,,,,跟在,condition,之后，用,(,{},),分隔。条件满足后被执行。如果没有条件，当潜在的条件值满足后也可以执行。,,Transi

8、tion Actions,,,用反斜杠,(,/,),分隔，,Transition,有效后被执行。当有多段条件时，当所有条件都满足才能被执行。,,,3.,传递,Transition,是连接图形之间的代箭头的连线。它从一个原对象出,,发，在一个目的对象终止，箭头代表传递方向。,单向传递,多向传递,,1,）传递语句说明,Transition Label Notation,,,基本结构,,event,[,condition,],{,condition_action,},/,transition_action,,Event.,,定义什么条件会引起传递发生，当,[,off_count,==0],真，从,O

9、N,传递到,OFF,。,,Condition,. [,off_count,==0],,Condition Action.,,当条件,[,off_count,==0],真，执行,,,off_count,++,,Transition Action.,,传递的执行结果,Light_off,,状态之间的传递,,,通过节点的传递,,,高层状态之间的传递,,当,OFF,被执行，且,Switch_on,发生时，,ON,被执行。,,当,ON,被执行，且,Switch_off,发生时，,OFF,被执行。,,这里,ON,状态是高层次。,,自回路传递,,缺省传递,Default Transition,（,1,） 去

10、状态的缺省事件,,当第一次被激活时，必须决定执行,S,还是,B,，因为,S,和,B,是并行的，且没有条件。由於缺省传递指向,S,，以此,S,先被执行。,,（,2,）去节点的缺省事件,,,4,节点,Connective Junctions,有相同条件的情况,,,有一个不确定条件的情况,,满足事件,E,时，且,[,C_one,],真，,A,到,B,被执行。,,满足事件,E,时，且,[,C_two,],真，,A,到,C,被执行。,,满足事件,E,时，且,[,C_one,],和,[,C_two,],都假，,A,到,D,被执行。,,自传递节点,当,A,被执行，事件,e,发生，且满足条件,[c1],时，从

11、,A,到,B,的传递发生，且执行,a1.,,,当,A,被执行，事件,e,发生，且不满足条件,[c1] (,满足,[~c1] ),时，从,A,到,A,的传递发生，且执行,a2.,,自回路,,在状态,A,,当事件,E,发生，从,A,向,B,传递，且执行,{i=0},。然后执行,{i++;func1()},，直到,[i<10],假。,,这里,{i=0},为循环确定了初值。由於到,B,的传递没有条件，最后结束于,B,。,,同一个源到多目标的节点,,到一个共同事件的节点,,节点传递举例,,,8,位,ADC,流程图举例,,8,位,ADC,流程图举例,,当状态,Sensor,被执行，且事件,UPDATE,发

12、生时。从,Sensor,到节点的内部传递有效，下一段的条件动作,{,start_adc,()},被执行，启动,ADC,。,,第二个节点的自循环回路循环检测,ADC,的状态，当,[,adc_busy,()],为假，结束自循环。,,执行下一段的条件动作,{,sensorValue,=,read_adc,()},,读,ADC,结果到变量。如果,[,sensorValue,<100],，执行,Low,。如果,[,sensorValue,>200],，执行,High,。如果,[200>,sensorValue,>100],，执行,Normal.,,5,事件和数据,Events and Data,1,）

13、 定义,Events,,事件 是,Stateflow,的对象，用来触发一个行为,,Adding Events to the Data Dictionary,,,可以使用,Stateflow,对话框编辑器或者,Explorer,添加不多于,254,个 事件。,,从,Tools menu,选,Explore,,,,Using the Stateflow Editor,,从,Add menu,选,Event,,,设置新的,,event’s Properties,,,双击选定的,event,出现,event properties,对话框后设置,properties,。,从,Scope,选择,even

14、t,范围,(,类型,),，包括,Local,，,Input from,Simulink,，,Output to,Simulink,，,Exported,，,Imported,，,Trigger,，,Index,，,Port,，,Description,，,Document Link,等,,,2,） 定义,Data,,Using the Stateflow Editor to Add Data,,,与添加,event,的 方法相同,,Setting Data Properties,,,与设置,event,的 方法相同,,例,试用,Stateflow,编写机械手 作业空间判断程序。

15、,已知极坐标式两自由度机械手的极角范围为－,90°,～＋,90°,，极半径范围为,200,～,400mm.,,解：,,command,为程序运行状态：,1--,表示工作在轨迹控制模式，需要作业范围的判断；,,alarm,是报警信号：,1--,表示超出作业空间；,,R,为给定的极半径；,R_min,和,R_max,分别表示最小极半径和最大极半径；,,a,为极角；,a_min,和,a_max,分别表示最小极角和最大极角；,,,,Rmin,=200,,Rmax,=400,,Amin,=-90,,Amax=90,,Rmin,=200,,Rmax,=400,,Amin,=-90,,Amax=90,,有限

16、状态机（,Finite State Machine,,）,所谓有限状态机，就是指在系统中有可数的状态，在某些事件发生时，系统从一个状态转换成另一个状态，又称为事件驱动的系统。,,,,在有限状态机的描述中，可以设计出从一个状态到另一个状态转换的条件，在每对相互可转换的状态下都设计出状态迁移的事件，从而构造出状态迁移图。,返回,,“Stateflow is Part of Simulink”,在,,Simulink,中,, Stateflow,作为其中的一个模块，用状态流图来表示。,,返回,,“,Stateflow is a Finite State Machine,,Stateflow,是有限状

17、态机器,,,通过改变状态，有限状态反映为事件,,(Events),。,,返回,,“,Stateflow Adds Flow Diagrams to the,,State,,Machine”,,通过连接,(junction),把状态流图添加到状态机器中。,返回,,“,Stateflow Simulates its State Machine”,,,当完成一个,,Stateflow,图,后，可以对它进行仿真。发生的事件变成红色。,,返回,,“,Stateflow Generates Code”,,在仿真过程中,Stateflow,产生它自己的,,C-code,来仿真状态流图。,,用,Real-Time Workshop(RTW),工具可以从,Simulink,和,Stateflow,得到代码，并可以用于其它环境的控制过程。,,也可以从状态流图产生代码。,,返回,,