Simulink 查找结构变量中未使用的字段

简介

Simulink是一个用于动态系统建模和仿真的流行工具。在Simulink中，结构变量被用来存储和组织数据，以方便访问和操作。然而，结构变量包含未使用的字段并不罕见，这可能使代码变得不必要的复杂和难以维护。在这篇文章中，我们将讨论如何在Simulink结构变量中找到未使用的字段，并提供例子来证明这一过程。

什么是Simulink结构变量

在Simulink中，结构变量是一个容纳字段数据的容器。字段是结构中的单个元素，存储一个单一的值，如标量、矢量或矩阵。结构变量通常用于组织Simulink模型中的数据，包括参数、信号和状态。

例如，考虑一个简单的Simulink模型，对弹簧-质量-阻尼器系统的动力学进行建模。模型包含三个参数、两个信号和一个状态，如下图所示。

在这个模型中，参数、信号和状态都可以存储在一个结构变量中，如下图所示。

% Define a structure variable to store model data
model_data = struct('mass', 1, ...
                    'spring_constant', 10, ...
                    'damping_coefficient', 0.5, ...
                    'input_signal', [], ...
                    'output_signal', [], ...
                    'state', 0);

结构变量的字段是用结构函数定义的，数据存储在各自的字段中。输入信号和输出信号字段暂时留空，因为我们以后会在模型中生成这些信号。

如何查找Simulink结构变量中未使用的字段

当创建一个Simulink模型时，定义一个有许多字段的结构变量是很常见的，其中一些可能是未使用的。未使用的字段会使代码变得不必要的复杂和难以维护。因此，识别并删除这些字段是很重要的。

为了找到Simulink结构变量中未使用的字段，我们可以使用MATLAB的mlint函数。mlint函数是一个代码分析器，可以检查代码中的潜在问题并提供改进建议。特别是，mlint函数可以检测代码中未使用的变量和字段。

为了使用mlint函数，我们需要将Simulink模型保存为一个M文件。M文件包含生成Simulink模型的MATLAB代码。要将模型保存为M文件，请进入文件->生成代码->转为文件。然后，选择M文件格式，并指定一个文件名和位置。

一旦生成了M文件，我们可以用以下命令在文件上运行mlint函数。

mlint('filename.m')

其中filename.m是M文件的名称。

mlint函数生成一份报告，强调代码中的潜在问题，包括结构变量中未使用的字段。报告提供了删除未使用字段的建议，以及其他可以对代码进行的改进。

例子:寻找Simulink结构变量中未使用的字段

为了演示如何在Simulink结构变量中找到未使用的字段，让我们考虑以下Simulink模型，它为一个简单的反馈控制系统建模。

该模型包含一个植物子系统、一个控制器子系统和一个用于显示输出的范围块。植物子系统为一个一阶系统的动力学建模，而控制器子系统实现了一个比例积分（PI）控制器。

为了存储模型数据，我们可以定义一个具有以下字段的结构变量。

% Define a structure variable to store model data
model_data = struct('k', 1, ...
                    'tau', 0.1, ...
                    'setpoint', 1, ...
                    'kp', 1, ...
                    'ki', 0.1, ...
                    'output', [], ...
                    'input', []);

k和tau字段是植物参数，而设定值、kp和ki字段是控制器参数。输出和输入字段分别存储系统的输出和输入信号。

现在让我们把模型保存为一个M文件，并在文件上运行mlint函数。

% Save model as an M-file
model_file = 'feedback_control_system.m';
open_system('feedback_control_system');
rtwbuild('feedback_control_system', 'GenerateMakefile', 'off', 'MakefileName', 'makefile', 'BuildConfiguration', 'Faster Runs', 'CodeType', 'Real-Time Workshop');
movefile('feedback_control_system_ert_rtw/feedback_control_system.c', model_file, 'f');
rmdir('feedback_control_system_ert_rtw', 's');

% Run mlint function on M-file
mlint(model_file);

mlint函数生成以下报告。

Feedback control system.m 
      Unused variable or function 'model_data.input'.
      Unused variable or function 'model_data.output'.

报告指出，model_data结构变量中的输入和输出字段没有使用。这些字段可以被删除以简化代码。

为了删除未使用的字段，我们可以修改model_data结构变量，如下所示。

% Define a structure variable to store model data
model_data = struct('k', 1, ...
                    'tau', 0.1, ...
                    'setpoint', 1, ...
                    'kp', 1, ...
                    'ki', 0.1);

输入和输出字段被从model_data结构变量中删除。

除了mlint函数，Simulink还提供了一个内置的诊断工具，称为Model Advisor，它可以用来识别和解决Simulink模型中的问题，包括结构变量中未使用的字段。Model Advisor检查模型设计的错误，并提供改善模型质量和性能的建议。

要使用模型顾问，我们可以打开Simulink模型并从 “分析 “选项卡中选择 “模型顾问 “选项。模型顾问窗口将打开，我们可以从检查列表中选择 “未使用的信号、参数和状态 “检查。然后，模型顾问将扫描模型中未使用的信号、参数和状态，并提供删除它们的建议。

值得注意的是，虽然 Model Advisor 可以帮助识别结构变量中未使用的字段，但它可能无法检测到模型中的所有问题。因此，建议同时使用模型顾问和mlint函数，以确保模型没有错误和未使用的字段。

结论

总之，Simulink结构变量对于组织Simulink模型中的数据非常有用。然而，识别并删除结构变量中未使用的字段以避免不必要的复杂性并提高可维护性是非常重要的。为了找到Simulink结构变量中未使用的字段，我们可以使用MATLAB的mlint函数，它可以生成一份报告，突出代码中的潜在问题。通过删除未使用的字段，我们可以简化代码，使其更容易维护。