实例讲解Simulink的模型引用Model模块

Simulink的模型引用Model模块能够在模型中引用另一个独立的模型，实现可以多次引用同一模型而不必生成冗余副本，而且多个模型可以引用同一模型。同时，当遇到比较复杂的功能建模时，常常需要多人共同完成一个大功能的开发，因此使用Model模块也可以提高模型团队开发的效率，也有利于单元测试，避免修改模型来测试建模的逻辑功能，只需要修改Model模块的输入即可测试子模块的功能。

1.Model模块

元件名称 Ports&Subsystems   Model
功能：引用另一个模型来创建模型层次结构。
Library:  
Simulink / Ports & Subsystems
HDL Coder / Ports & Subsystems

Model 模块将一个模型作为模块包含在另一个模型中。被包含的模型称为引用模型，包含 Model 模块的模型称为父模型。

Model 模块显示与引用模型顶层输入和输出端口对应的输入和输出端口。使用这些端口可将引用模型连接到父模型中的其他模块。

参数说明
1.Main
Model name - 引用模型的文件名
'' （默认） | 字符向量
引用模型的文件名，指定为字符向量。文件扩展名是可选的。
文件名必须为模型的有效 MATLAB、 标识符，如模型名称中所定义。
要导航到要引用的模型，请点击 Browse。
要查看指定的模型，请点击 Open Model。
2.Simulation mode - 模型引用的仿真模式
“Normal” （默认） | “Accelerator” 
| “Software-in-the-loop (SIL)” |
 “Processor-in-the-loop (PIL)”
指定 Model 模块的仿真模式。Model 模块的仿真模式可以不同于
其引用模型和模型层次结构中的其他模型的仿真模式。
“Accelerator” - 为引用模型创建 MEX 文件，然后通过运行 
S-Function 执行引用模型。
“Normal” - 以解释方式执行引用模型，就像引用模型是在父模型
中直接实现的原子子系统一样。
“Software-in-the-loop (SIL)” - 此选项需要
 Embedded Coder许可证。根据 Code Interface
  参数设置生成生产代码。代码针对主机平台编译并在主机平台上执行。
“Processor-in-the-loop (PIL)” - 此选项需要 Embedded Coder
 许可证。根据 Code Interface 参数设置生成生产代码。
 此代码针对目标平台编译并在目标平台上执行。
 对于主机与目标之间的数据交换，软件提供了目标连接 API 实现，
 支持在 PIL 仿真的每个时间步进行此类数据交换。
Model 模块的四个角指示 Model 模块的仿真模式。
对于 Normal 模式，四个角为空心三角形。
对于 Accelerator 模式，四个角为实心三角形。
对于 SIL 和 PIL 模式，四个角为实心三角形，
且模块图标上显示有 (SIL) 或 (PIL) 字样。
3.Show model initialize port - 控制初始化事件端口的显示
off （默认） | on
4.Show model reset ports - 控制重置事件端口的显示
off （默认） | on
5.Show model terminate port - 控制终止事件端口的显示
off （默认） | on
6.Schedule rates - 控制周期性事件端口的显示
off （默认） | on

2.实例1

建立一个新的simulink文件，命名为Add.slx，实现三个数相加的功能建模，并建立一个简单的子系统。

add子系统内部建模

新建一个simulink文件，添加一个Model模块，引用Add.slx文件。

选中Model，右键选择Open As Top Model，可以直接打开所引用的模型文件。

3.模型的依赖关系

使能子系统、触发子系统、Function-call子系统等也可以作为被引用的子系统使用。

模型引用还可以多层嵌套，即在被引用的子系统中，再引用另一个模型。但不可循环引用，如下图所示：

在顶层模型上方的MODELING中的DEPENDENCIES中Dependency Analyzer,可以以图形的方式展现模型的依赖关系，非常直观。

关于模型引用中的父级模型和子级模型对同一个变量进行操作的内容（通过Simulink.Signal和Data Store Read/Write模块实现）。

配置注意事项

子级模型的采样时间（仿真步长）应该是父级模型的整数倍（都为定步长的情况下）。子级模型还是按照自己的采样时间运行和更新输出接口的数据。

可以在DEBUG的Information Overlays中设置仿真时间显示的颜色表现。

如下配置，可以控制模型是否可以被引用，以及可以被多次引用还是仅仅被引用一次。在Configuration Parameters的Model Referencing中设置Total number of instances allowed per top model的配置，默认是多次（Multiple），一次（One）、零次（Zeros）。

代码生成的形式

生成代码时，被引用的模型的代码由其自己的模型生成，顶层模型只生成自身的代码（不生成引用的模型的代码），如果重复引用了同一个模型，则会在顶层模型的代码中重复调用引用模型的函数，实现了函数复用，减少了代码冗余。

4.已有子系统转化为模型引用

可以将当前已经开发好的子系统转化成模型引用，在如下位置操作：

点击如上按钮后，会弹出如下Model Reference Conversion Advisor界面，在其中可以配置要生成引用的模型的名字、数据文件的名字、是否使能替换当前子系统为模型引用，点击Covert后，会触发左侧列出的检查项，如果检查都通过了，则会转化成功，最后模型中的子系统已经被自动替换成了模型引用，在当前文件夹下也出现了刚生成的simulink仿真文件。如果有不通过项，则根据其提示修改模型。子系统必须是原子子系统才可转化为模型引用。

也可以在原子子系统中右键选择Subsystem&Model Refence的子菜单Convert to进行转换。

5.参考内容

[1]https://ww2.mathworks.cn/help/simulink/ug/overview-of-model-referencing-1.html

[2] B站Up主快乐的宇航boy的视频课程

https://www.bilibili.com/video/BV11w411B7Fj/?spm_id_from=333.1007.top_right_bar_window_history.content.click&vd_source=1bf12ce8f9248cf8030edaf58ef59c2a

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作 者 | 郭志龙

编 辑 | 郭志龙
校 对 | 郭志龙