Waveform Generator

使用信号符号输出波形

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库:
Simulink / Sources

描述

Waveform Generator 模块根据您在波形定义表中输入的信号符号输出波形。

此模块支持下列用于信号符号的语法：

• 函数语法 - 以信号语法的特定顺序指定所有参量（请参阅算法）。

• 名称-值语法 - 指定可选的、以逗号分隔的 Name,Value 对组参量。Name 为参量名称，Value 为对应的值。Name 必须显示在单引号 (' ') 内。您可采用任意顺序指定多个名称-值对组参量，如 Name1,Value1,...,NameN,ValueN。有关详细信息，请参阅算法。

此模块支持普通、快速和快速加速模式以及快速重启。

支持的运算符

运算	运算符
绝对值	abs()
加法	+
除法	/
乘法	*
括号	()
减法	-
一元减法	-

Waveform 模块遵循以下运算符优先规则：

1. ( )

2. + - （一元）

3. * /

4. + -

支持的运算

Waveform Generator 模块一次输出一个信号。您可以更改此输出信号。以弧度表示频率和相位偏移量参数。您还可以：

• 嵌套信号符号，例如：

  sin('Amplitude',sin('Amplitude',1,'Frequency',1,'Phase',0),'Frequency',1,'Phase',1)

  

• 在基础工作区或模型工作区中引用实数标量变量，例如：

  sin('Amplitude',x,'Frequency',y,'Phase',z)

  x、y 和 z 存在于基础工作区中。

有关波形的详细信息，请参阅“算法”部分。

要快速确定系统对不同类型输入的响应，您可以在仿真过程中更改 Waveform Generator 模块的输出信号。

示例

Create Interchangeable Variations of Model Components

Create variants of a model component.

打开模型

Switch Between Output Waveforms During Code Execution for Waveform Generator Block

Generate code that enables you to switch between stimulus waveforms during code execution.

限制

• 在执行使用 Simulink^® Coder™ 生成的代码期间，您不能调整波形的参数，例如频率或振幅。在这种情况下，您可以另行生成代码，以在指定的波形变体之间切换。有关详细信息，请参阅Switch Between Output Waveforms During Code Execution for Waveform Generator Block (Simulink Coder)。

端口

输出

Port_1 — 生成的输出信号

标量 | 向量

由波形定义表中的条目指定的输出信号。

数据类型: single | double | int8 | int16 | int32 | int64 | uint8 | uint16 | uint32 | uint64 | Boolean | fixed point | bus

参数

常设

输出信号 — 输出信号的波形

1 (默认) | 整数

选择波形定义以指定输出信号。该数字对应于波形定义表中的行项。您可以在仿真运行时更改此参数。

编程用法

模块参数：SelectedSignal

类型：字符向量

值：标量

默认值：'1'

波形定义 — 波形信号符号

常量 | gaussian(mean,variance,seed) | pulse(amplitude,trigger_time,duration) | sawtooth(amplitude,frequence,phase_offset) | sin(amplitude,frequence,phase_offset) | square(amplitude,frequence,phase_offset) | step(step_time,initial_value,final_value)

在波形定义表中输入信号符号，每行一个波形定义。有关语法的详细信息，请参阅“算法”。

信号属性

数据类型助手可帮助您设置数据属性。要使用数据类型助手，请点击 。有关详细信息，请参阅使用数据类型助手指定数据类型。

输出最小值 — 范围检查的最小输出值

[] (默认) | 标量

Simulink 检查的输出范围的下限值。

Simulink 使用最小值执行下列操作：

• 某些模块的参数范围检查（请参阅指定模块参数的最小值和最大值）。

• 仿真范围检查（请参阅指定信号范围和启用仿真范围检查）。

• 定点数据类型的自动定标。

• 从模型生成的代码的优化。此优化可删除算法代码，并影响某些仿真模式（如 SIL 或外部模式）的结果。有关详细信息，请参阅Optimize using the specified minimum and maximum values (Embedded Coder)。

注意

输出最小值不会对实际输出信号进行饱和处理或截断。请改用 Saturation 模块。

编程用法

模块参数：OutMin

类型：字符向量

值：'[ ]'| 标量

默认值：'[ ]'

输出最大值 — 范围检查的最大输出值

[] (默认) | 标量

Simulink 检查的输出范围的上限值。

Simulink 使用最大值执行下列操作：

• 某些模块的参数范围检查（请参阅指定模块参数的最小值和最大值）。

• 仿真范围检查（请参阅指定信号范围和启用仿真范围检查）。

• 定点数据类型的自动定标。

• 从模型生成的代码的优化。此优化可删除算法代码，并影响某些仿真模式（如 SIL 或外部模式）的结果。有关详细信息，请参阅Optimize using the specified minimum and maximum values (Embedded Coder)。

注意

输出最大值不会对实际输出信号进行饱和处理或截断。请改用 Saturation 模块。

编程用法

模块参数：OutMax

类型：字符向量

值：'[ ]'| 标量

默认值：'[ ]'

输出数据类型 — 指定输出数据类型

double (默认) | 继承: 通过反向传播继承 | single | int8 | int32 | uint32 | int64 | uint64 | fixdt(1,16,2^0,0) | <数据类型表达式> | ...

为输出选择数据类型。该类型可以继承、直接指定或表示为数据类型对象，如 Simulink.NumericType。

编程用法

模块参数：OutDataTypeStr

类型：字符向量

值：'Inherit: Inherit via back propagation'、'single'、'int8'、'uint8'、int16、'uint16'、'int32'、'uint32'、'int64'、'uint64'、fixdt(1,16,0)、fixdt(1,16,2^0,0)、fixdt(1,16,2^0,0)。'<data type expression>'

默认值：'Double'

锁定输出数据类型设置以防止被定点工具更改 — 防止定点工具覆盖数据类型

off (默认) | on

选中此选项将锁定此模块的输出数据类型设置，从而防止通过定点工具和定点顾问进行更改。有关详细信息，请参阅Use Lock Output Data Type Setting (Fixed-Point Designer)。

编程用法

模块参数：LockScale

类型：字符向量

值：'off' | 'on'

默认值：'off'

锁定数据类型设置以防止被定点工具更改 — 防止定点工具覆盖数据类型

off (默认) | on

选择此选项可锁定数据类型设置，防止使用定点工具和定点顾问进行更改。有关详细信息，请参阅Lock the Output Data Type Setting (Fixed-Point Designer)。

编程用法

模块参数：LockScale

值：'off' | 'on'

默认值：'off'

整数舍入模式 — 指定定点运算的舍入模式

向下 (默认) | 向上 | 收敛 | 最邻近值 | 舍入 | 最简 | 零

选择下列舍入模式之一。

向上

将正值和负值朝正无穷方向舍入。等同于 MATLAB^® ceil 函数。

收敛

将数值舍入到最邻近的可表示值。如果出现结值，则舍入到最邻近的偶数整数。等同于 Fixed-Point Designer™ convergent 函数。

向下

将正值和负值朝负无穷方向舍入。等同于 MATLAB floor 函数。

最邻近值

将数值舍入到最邻近的可表示值。如果出现结值，则朝正无穷方向舍入。等同于 Fixed-Point Designer nearest 函数。

舍入

将数值舍入到最邻近的可表示值。如果出现结值，则将正数朝正无穷方向舍入，将负数朝负无穷方向舍入。等同于 Fixed-Point Designer round 函数。

最简

自动选择是向负无穷大方向舍入还是向零舍入，以生成尽可能有效的舍入代码。

零

将数值向零舍入。等同于 MATLAB fix 函数。

编程用法

模块参数：RndMeth

类型：字符向量

值：'Ceiling' | 'Convergent' | 'Floor' | 'Nearest' | 'Round' | 'Simplest' | 'Zero'

默认值：'Floor'

另请参阅

有关详细信息，请参阅舍入 (Fixed-Point Designer)。

对整数溢出进行饱和处理 — 溢出操作的方法

off (默认) | on

指定对溢出是进行饱和处理还是绕回处理。

操作	原理说明	对溢出的影响	示例
选中此复选框 (on)。	您的模型可能有溢出，并且您希望在生成的代码中具有显式饱和保护。	将溢出饱和处理为数据类型能够表示的最小值或最大值。	int8（有符号 8 位整数）数据类型可以表示的最大值为 127。任何大于此最大值的模块运算结果都会导致 8 位整数溢出。如果选中此复选框，模块输出将在达到 127 时饱和。类似地，模块输出将在达到最小输出值 -128 时饱和。
不选中此复选框 (off)。	您需要优化所生成代码的效率。 您希望避免过度地指定信号超出范围时的处理方式。有关详细信息，请参阅信号范围错误故障排除。	溢出会绕回到由数据类型表示的适当值。	int8（有符号 8 位整数）数据类型可以表示的最大值为 127。任何大于此最大值的模块运算结果都会导致 8 位整数溢出。清除该复选框时，软件会将导致溢出的值解释为 int8，这可能产生意外结果。例如，以 int8 表示的模块结果 130（二进制 1000 0010）为 -126。

如果选中此复选框，饱和将应用于模块中的每个内部操作，而不仅仅应用于输出或结果。通常，代码生成过程可以检测何时不会发生溢出。在这种情况下，代码生成器不会生成饱和代码。

编程用法

模块参数：SaturateOnIntegerOverflow

类型：字符向量

值：'off' | 'on'

默认值：'off'

采样时间 — 采样时间间隔

0.1 (默认) | 标量

指定采样时间间隔。要继承采样时间，请将此参数设置为 -1。有关详细信息，请参阅 指定采样时间。

编程用法

模块参数：SampleTime

类型：字符向量

值：标量

默认值：'0.1'

模块特性

数据类型	Boolean | double | fixed point | integer | single
直接馈通	否
多维信号	否
可变大小信号	否
过零检测	否

算法

在波形定义表中输入信号符号，每行一个波形定义。要添加波形定义，请点击 Add。新波形显示为空字符向量。模块将空字符向量或空白字符向量解释为接地。

要删除波形定义，请点击删除。您可以使用 Ctrl + 点击或 Shift + 点击来选择多个波形。

常量

常量值可以是：

• 数字

• 工作区变量

  • 仅限标量实数变量

• 内置 MATLAB 常量 pi

示例

• 1

• 1.1

• x

• pi

高斯噪声

语法

gaussian(mean,variance,seed)

gaussian('Mean',mean,'Variance',variance,'Seed',seed)

输入参量

• mean - 随机变量输出的均值。

  • 默认值：0

• variance - 随机变量输出的标准差。

  • 默认值：1

  • 值：正常量或正实数标量变量

• seed - 随机数生成函数的初始种子值。

  • 默认值：0

  • 值：常量或实数标量变量

示例

gaussian('Mean',0,'Variance',10,'Seed',1)

脉冲

语法

pulse(amplitude,trigger_time,duration)

pulse('Amplitude',amplitude,'TriggerTime',trigger_time,'Duration',duration)

输入参量

• amplitude - 脉冲高时的信号值。

  • 默认值：1

• trigger_time - 信号变为振幅时经过的仿真时间，以秒为单位。

  • 默认值：1

  • 值：常量或实数标量变量

• duration - 信号在返回为接地值之前保持给定振幅的时间长度，以秒为单位。

  • 默认值：1

  • 值：正常量或正实数标量变量

示例

pulse('Amplitude',1,'TriggerTime',1,'Duration',1)

锯齿波

语法

sawtooth(amplitude,frequency,phase_offset)

sawtooth('Amplitude',amplitude,'Frequency',frequency,'Phase',phase_offset)

输入参量

• amplitude - 锯齿波峰值。

  • 默认值：1

• frequency - 波形频率，以 rad/s 为单位。

  • 默认值：1

• phase_offset - 基于经过的仿真时间（以秒为单位）的水平信号移位。

  • 默认值：0

示例

sawtooth('Amplitude',1,'Frequency',1,'Phase',0)

正弦波

语法

sin(amplitude,frequency,phase_offset)

sin('Amplitude',amplitude,'Frequency',frequency,'Phase',phase_offset)

输入参量

• amplitude - 正弦波的振幅。

  • 默认值：1

• frequency - 波形频率，以 rad/s 为单位。

  • 默认值：1

• phase_offset - 相位偏移量，以弧度为单位。

  • 默认值：0

示例

sin('Amplitude',1,'Frequency',1,'Phase',0)

要得到余弦波形，请使用以下语句：

sin('Amplitude',1,'Frequency',1,'Phase',pi/2)

方波

语法

square(amplitude,frequency,phase_delay,duty_cycle)

square('Amplitude',amplitude,'Frequency',frequency,'Phase',phase_delay,...
'DutyCycle',duty_cycle)

输入参量

• amplitude - 信号的振幅。

  • 默认值：1

• frequency - 以 rad/s 为单位的波形频率。

  • 默认值：1

• phase_delay - 基于经过的仿真时间（以秒为单位）的水平信号移位。

  • 默认值：0

• duty_cycle - 每个周期的高信号百分比 (0–100%)。模块将最小信号定为 0%，将最大信号定为 100%。

  • 默认值：50

示例

square('Amplitude',1,'Frequency',1,'Phase',0,'DutyCycle',50)

时间步

语法

step(step_time,initial_value,final_value)

step('StepTime',step_time,'InitialValue',initial_value,'FinalValue',final_value)

输入参量

• step_time - 信号从 initial value 变为 final value 经过的仿真时间，以秒为单位。

  • 默认值：1

  • 值：常量或正实数标量变量。

• initial_value - 经过的仿真时间（以秒为单位）小于 step_time 时的信号值。

  • 默认值：0

• final_value - 当经过的仿真时间（以秒为单位）大于或等于步长时间时的信号值。

  • 默认值：1

示例

step('StepTime',1,'InitialValue',0,'FinalValue',1)

扩展功能

C/C++ 代码生成

使用 Simulink® Coder™ 生成 C 代码和 C++ 代码。

不建议用于生产代码。

定点转换
使用 Fixed-Point Designer™ 设计和仿真定点系统。

版本历史记录

在 R2015b 中推出

另请参阅

Signal Editor | Repeating Sequence

主题

• 信号基础知识
• Waveform Generator 模块