Simulink子系统、变体子系统及封装知识

1.引言

文章三相新能源并网系统序阻抗模型——序阻抗分析器IMAnalyzer介绍了一种用于分析和扫描序阻抗的软件。其中，在序阻抗扫频操作过程中，用到了一个扰动注入、测量和运算工具【IMtool】，它外表长这样：

内部长这样：

交互起来是这样的：

它具备以下一些特点：

1.外表是一个交互界面，包括文本显示、参数输入、下拉选择等功能；

2.内部有三个子系统，但每次只激活其中一个子系统；

3.交互界面可选择内部系统，设置系统参数、显示不同封面等等。

那么类似于上述的功能是如何实现的呢？

2.子系统

【子系统】是把一堆散件进行打包的过程，同时可以留有输入和输出接口同外界交互，比如：

【IMtool】的 电流扰动注入、测量和运算功能大致实现如下：

就可以打包成这样：

需要注意的是：输入输出接口分为【物理接口】→和信号接口→。

同样地，【电压扰动注入、测量和运算】和【直连】功能也能分别进行打包：

注意：【直连】打包时保留了信号端口是为了与【电流xxx】和【电压xxx】外观保持一致，如下：

这样我们就得到了三个外观一样，内部功能不同的三个子系统。

3.变体子系统

上面三个子系统的功能是并列的，实际运行时，只需要执行其中一个系统的功能。当然，这可以通过只连接一个子系统来实现。但如果这样，切换功能 就需要反复重连其它系统，十分不便。

有没有什么方法可以便捷地切换系统？这就是【变体子系统】，它可以包含多个【子系统】，并将它们作为变体选择项。

首先将其中一个子系统转化为变体子系统：

然后将其它子系统复制到该变体子系统的内部：

可以摆得整齐一点：

设置子系统激活条件：

变体子系统具体执行其中哪个子系统的功能，是根据【变体控制表达式】为真来确定的，当条件表达式的计算结果为 true 时，对应的变体选择项将被激活。

例如，在下图中，变量disType的值如果为"扰动电压注入法"，则表达式disType=="扰动电压注入法"为真，将激活【扰动电压注入法】子系统；为"扰动电流注入法"，则激活【扰动电流注入法】子系统；……。

而变量disType可以通过【命令行窗口】、Simulink中的【模型属性】等方式赋值，如：

4.封装

【封装】其实就是做交互界面的过程，把需要交互的功能做成易操作的界面，而隐去底层模型的联系。

【封装】操作如下：

然后会弹出【封装编辑器】：

目标交互界面包括【功能描述】、【扰动注入方法】选择和【参数】输入三个部分。

4.1【功能描述】设计

添加【组框】控件实现内容分区。

注：在编辑过程中可以随时点击【预览对话框】来查看对应的封装界面，也是探索各个控件功能的好办法。

添加【文本】控件，在【提示】栏输入需要展示的文字。

如果想对文字进行分段，可以添加多个【文本】控件：

4.2【扰动注入方法】设计

添加【弹出框】控件，编辑【提示】、【名称】和【类选选项】。

注：【名称】为该控件的 输出变量名，可以存储操作后返回的值；【类型选项】用于设置弹出框的可选项，选择的值将存储在【名称】对应的变量中。

特别注意：一定要取消勾选【计算】，否则关联的变量会保存为所选项的索引，而不是实际值。

封装中的变量能够被包含其中的所有模块识别，因此变体子系统会因为变量disType值的改变而切换激活的子系统，如下：

4.3【参数】输入设计

添加【组框】控件进行分区；

添加【编辑】控件，编辑【提示】、【名称】和【值】等。

类似地，根据需求添加其它【编辑】控件，不再赘述。

假如现在需要通过外界（例如appdesigner软件）来指定封装中的参数值，而不是直接通过封面指定，该如何实现？

此时，可以将参数输入栏的值指定为变量名，比如：

这样就可以在matlab、simulink等工作区对这些变量进行赋值，从而间接指定参数。

4.4【模型图标】设计

封装编辑器的【图标】区允许用户使用一些绘图命令来设计模型图标。这样就可以通过条件判断，让封装模块在激活不同子系统时显示不同的图标，如下：

另外，将【图标透明度】设置为 不透明带端口，既展示图标，又显示端口号；将【图片旋转】设置为 旋转，实现图标跟随模型旋转。

5.最终效果

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