【原创】MATLAB初体验三（stateflow建模）

史上最强

上一贴介绍了MATLAB语句的一些好处。http://bbs.cmnxt.com/thread-8647-1-1.html

下面我对Stateflow做一个简要介绍。Stateflow是基于有限状态机，对于事件的建模工具。说多了大家也不爱听，我就讲一会儿用的上几个要点，一个时刻必须停留在某个状态中（图中的长方形）。

  下面是我通过 http://bbs.cmnxt.com/thread-8561-1-1.html 轻枫Psy 提问做的一个Simulink程序，如图1所示。

  下面我讲一下Simulink框图的意思，左边的阶跃函数相当于超声波传感器，0s到10s为50，也就是传感器离物体比较远。20s到30s的时候为10，也就是传感器离物体比较近。30s到80s的时候为50，也就是距离变远了。然后经过一个Chart模块，输出两个电机的转速，分别给示波器看波形。我想这个流程大家也看懂了。其中Step函数的参数以及波形如图3, 图4, 图5所示。

  然后就是今天的重头戏Chart模块了，其中图1的Chart就是Stateflow，点开后如图2所示。首先数据从左上角的箭头进到Straight_line状态中并停留在状态中，进入状态的时候并修改输出变量MotorL与MotorR为50，也就是转速为50。当传感器数值小于20的时候，进行状态转移，移动到Turn_right状态中，并修改输出变量MotorL与MotorR进行转弯。延时59s后（这个我是为了测试方便，实际自己变成可以改成0.5s，或者经过测试），也就是第60s的时候转移到Straight_line状态中。其中输出变量就是MotorL和MotorR。输入变量是Sensor。大家可以从图1中看到。

  测试80s后输出的数据如图6，图7所示。

  状态机不仅仅可以这样串行工作，也可以进行并行工作。没有人提问相关问题，我也就不再建模解决了。

  现在可以验证说明我的模型的正确性后，把输入输出模块去掉，连接NXT硬件模块，如图8所示，然后Crit+B就可以生成代码了

  结语：Stateflow这种状态机的建模，比C语言要简练许多，我可以生成标准C文件让大家看看生成代码的简练程度。Simulink建模的好处就是建立模型简单，底层驱动不用自己编写，有现成的模块。下面附上状态机的代码，会发现MATLAB生成的代码规范性很强，而且效率很高。（代码看着长的原因有数据初始化，还有就是都是注释）

1. /*
   
2. * File: Chart.c
   
3. *
   
4. * Code generated for Simulink model 'Chart'.
   
5. *
   
6. * Model version                  : 1.3
   
7. * Simulink Coder version         : 8.2 (R2012a) 29-Dec-2011
   
8. * TLC version                    : 8.2 (Dec 29 2011)
   
9. * C/C++ source code generated on : Sun Aug 12 20:57:10 2012
   
10. *
    
11. * Target selection: ert.tlc
    
12. * Embedded hardware selection: 32-bit Generic
    
13. * Code generation objective: Execution efficiency
    
14. * Validation result: Not run
    
15. */
    
16. 
    
17. #include "Chart.h"
    
18. #include "Chart_private.h"
    
19. 
    
20. /* Named constants for Chart: '<Root>/Chart' */
    
21. #define Chart_IN_Straight_line         ((uint8_T)1U)
    
22. #define Chart_IN_Turn_right            ((uint8_T)2U)
    
23. 
    
24. /* Block signals (auto storage) */
    
25. BlockIO_Chart Chart_B;
    
26. 
    
27. /* Block states (auto storage) */
    
28. D_Work_Chart Chart_DWork;
    
29. 
    
30. /* External inputs (root inport signals with auto storage) */
    
31. ExternalInputs_Chart Chart_U;
    
32. 
    
33. /* External outputs (root outports fed by signals with auto storage) */
    
34. ExternalOutputs_Chart Chart_Y;
    
35. 
    
36. /* Real-time model */
    
37. RT_MODEL_Chart Chart_M_;
    
38. RT_MODEL_Chart *const Chart_M = &Chart_M_;
    
39. 
    
40. /* Model step function */
    
41. void Chart_step(void)
    
42. {
    
43.   /* Chart: '<Root>/Chart' incorporates:
    
44.    *  Inport: '<Root>/Sensor'
    
45.    */
    
46.   Chart_DWork.presentTicks = Chart_M->Timing.clockTick0;
    
47.   Chart_DWork.elapsedTicks = Chart_DWork.presentTicks -
    
48.     Chart_DWork.previousTicks;
    
49.   Chart_DWork.previousTicks = Chart_DWork.presentTicks;
    
50.   if ((uint32_T)Chart_DWork.temporalCounter_i1 + Chart_DWork.elapsedTicks <= 63U)
    
51.   {
    
52.     Chart_DWork.temporalCounter_i1 = (uint8_T)((uint32_T)
    
53.       Chart_DWork.temporalCounter_i1 + Chart_DWork.elapsedTicks);
    
54.   } else {
    
55.     Chart_DWork.temporalCounter_i1 = 63U;
    
56.   }
    
57. 
    
58.   /* Gateway: Chart */
    
59.   /* During: Chart */
    
60.   if (Chart_DWork.is_active_c1_Chart == 0) {
    
61.     /* Entry: Chart */
    
62.     Chart_DWork.is_active_c1_Chart = 1U;
    
63. 
    
64.     /* Entry Internal: Chart */
    
65.     /* Transition: '<S1>:10' */
    
66.     Chart_DWork.is_c1_Chart = Chart_IN_Straight_line;
    
67. 
    
68.     /* Entry 'Straight_line': '<S1>:1' */
    
69.     Chart_B.MotorL = 50.0;
    
70.     Chart_B.MotorR = 50.0;
    
71.   } else if (Chart_DWork.is_c1_Chart == Chart_IN_Straight_line) {
    
72.     /* During 'Straight_line': '<S1>:1' */
    
73.     if (Chart_U.Sensor < 20.0) {
    
74.       /* Transition: '<S1>:5' */
    
75.       Chart_DWork.is_c1_Chart = Chart_IN_Turn_right;
    
76.       Chart_DWork.temporalCounter_i1 = 0U;
    
77. 
    
78.       /* Entry 'Turn_right': '<S1>:2' */
    
79.       Chart_B.MotorL = 30.0;
    
80.       Chart_B.MotorR = 0.0;
    
81.     }
    
82.   } else {
    
83.     /* During 'Turn_right': '<S1>:2' */
    
84.     if (Chart_DWork.temporalCounter_i1 >= 37U) {
    
85.       /* Transition: '<S1>:4' */
    
86.       Chart_DWork.is_c1_Chart = Chart_IN_Straight_line;
    
87. 
    
88.       /* Entry 'Straight_line': '<S1>:1' */
    
89.       Chart_B.MotorL = 50.0;
    
90.       Chart_B.MotorR = 50.0;
    
91.     }
    
92.   }
    
93. 
    
94.   /* End of Chart: '<Root>/Chart' */
    
95. 
    
96.   /* Outport: '<Root>/MotorL' */
    
97.   Chart_Y.MotorL = Chart_B.MotorL;
    
98. 
    
99.   /* Outport: '<Root>/MotorR' */
    
100.   Chart_Y.MotorR = Chart_B.MotorR;
     
101. 
     
102.   /* Update absolute time for base rate */
     
103.   /* The "clockTick0" counts the number of times the code of this task has
     
104.    * been executed. The resolution of this integer timer is 1.6, which is the step size
     
105.    * of the task. Size of "clockTick0" ensures timer will not overflow during the
     
106.    * application lifespan selected.
     
107.    */
     
108.   Chart_M->Timing.clockTick0++;
     
109. }
     
110. 
     
111. /* Model initialize function */
     
112. void Chart_initialize(void)
     
113. {
     
114.   /* Registration code */
     
115. 
     
116.   /* initialize real-time model */
     
117.   (void) memset((void *)Chart_M, 0,
     
118.                 sizeof(RT_MODEL_Chart));
     
119. 
     
120.   /* block I/O */
     
121.   (void) memset(((void *) &Chart_B), 0,
     
122.                 sizeof(BlockIO_Chart));
     
123. 
     
124.   /* states (dwork) */
     
125.   (void) memset((void *)&Chart_DWork, 0,
     
126.                 sizeof(D_Work_Chart));
     
127. 
     
128.   /* external inputs */
     
129.   Chart_U.Sensor = 0.0;
     
130. 
     
131.   /* external outputs */
     
132.   (void) memset((void *)&Chart_Y, 0,
     
133.                 sizeof(ExternalOutputs_Chart));
     
134. 
     
135.   /* InitializeConditions for Chart: '<Root>/Chart' */
     
136.   Chart_DWork.is_active_c1_Chart = 0U;
     
137.   Chart_DWork.is_c1_Chart = 0U;
     
138.   Chart_B.MotorL = 0.0;
     
139.   Chart_B.MotorR = 0.0;
     
140.   Chart_DWork.presentTicks = 0U;
     
141.   Chart_DWork.elapsedTicks = 0U;
     
142.   Chart_DWork.previousTicks = 0U;
     
143. 
     
144.   /* Enable for Chart: '<Root>/Chart' */
     
145.   Chart_DWork.presentTicks = Chart_M->Timing.clockTick0;
     
146.   Chart_DWork.previousTicks = Chart_DWork.presentTicks;
     
147. }
     
148. 
     
149. /* Model terminate function */
     
150. void Chart_terminate(void)
     
151. {
     
152.   /* (no terminate code required) */
     
153. }
     
154. 
     
155. /*
     
156. * File trailer for generated code.
     
157. *
     
158. * [EOF]
     
159. */

复制代码

liulei033x

您好，我的matlab可以给NXT下载程序，但是不可以在线调试，就是不可以看到波形，应该如何解决。刚接触，词穷，还请大神指导。谢谢了。

greyfeather

大神啊，因为这个对matlab感兴趣了

shixuguo

楼主似乎还没有讲到如何自动选择pid参数的问题
继续期待
我最近也再积极研究这个问题

genghis

很着迷，有空弄弄个。

旭日东升

{:soso_e163:}，LEGO设计很好的教程{:soso_e183:}