参考视频：07 隔离正激 (仿真嵌入C/C++代码)_哔哩哔哩_bilibili

本人使用的matlab版本：Matlab 2024b

电路图：

探究仿真中的PID参数与代码中的PID参数是否一致

一、搭建模型

1.打开MATLAB，点击新建，选择Simulink。

2.点击空白模型。

3.点击库浏览器

4.点击启动独立的库浏览器，这样比较好操作。

5.在Simulink库浏览器中，选中Simscape->Electrical->Specialized Power Systems，找到powergui，将其拖入到模型中。

6.下面依次将用到的器件拖入到模型中。

直流电源：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Sources/DC Voltage Source

二极管：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Power Electronics/Diode

Mos管：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Power Electronics/Mosfet

RLC负载：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Passives/Series RLC Branch

（可以把它复制后，分别设置为电感、电容和电阻）

线性变压器：Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Power GridElements/Linear Transformer

7.参考电路图，进行连线

8.设置参数

给mos管先添加一个固定的占空比，添加信号发生器（位置：Simulink/Sources/Pulse Generator）

9.监测电阻支路的电压，和变压器的绕组电流。

Measurements选中Branch voltage。

10.添加万用表模块

（Simscape/Electrical/Specialized Power Systems/Sensors and Measurements/Multimeter）

添加示波器模块（Simulink/Sinks/Scope）

双击万用表打开参数设置，选中Ub，点击Select，点击确定。

双击万用表打开参数设置，选中lw3，点击Select，点击确定。

二、把仿真全部变成离散

1.step1：把simulink环境离散化

选择建模，点击齿轮图标。

在配置参数中，求解器选择类型定步长，求解器选择离散（无连续状态）。定步长（基础采样时间）：设置为0.25e-6。（对于相控一般设置为1e-4，对于斩波形式，10kHz，设置为1e-6或者更小，20kHz设置为0.5e-6，以这个大概的比例往后推即可。）

2.step2：powergui电气环境的离散化，双击打开powergui，Simulation type设置为Discrete，Sample tims(s)设置为0.25e-6。

3.step3：控制的离散化，由于现在仿真没有控制环节，所以忽略该步骤。

三、运行

1. 将停止时间修改为0.02s，点击运行，查看监测电阻的示波器。按照理论，两端电压应该在12.8V，由于mos管、二极管等器件存在电阻，非理性化。

查看绕组电流，并放大查看是否每个周期达到磁复位。

四、安装C/C++编译环境

1. 在matlab的命令行窗口输入mex -setup，所操作系统中已安装编译器，就会显示相应的编译器。

2. 我这里是安装的VS带的编译器，建议未安装任何编译器的可以选择安装MinGW。（注意版本对应）

下载链接：Compatible Windows Compilers - MATLAB & Simulink

建议手动安装，参考链接：Matlab手动安装MinGW/GCC编译器 - 知乎

五、将代码嵌入仿真模型

1. 新建文件夹，将仿真模型与所需代码放在同一目录下。（建议将代码，写出.h .c进行封装。也可以用成熟的代码模板。本博客使用的是TI C2000的PI代码模板。）

2.插入自定义代码模块（位置：Simulink/Quick Insert/User-Defined Functions/C/C++ Code Block）

编译器中添加代码

/* Includes_BEGIN */
#include <math.h>
#include "Solar_F.h"
/* Includes_END */

/* Externs_BEGIN */
/* extern double func(double a); */

//*********** Structure Init Function ****//
void CNTL_PI_F_init(CNTL_PI_F *k){
	/* Initialize variables */
	k->Ref = 0;
	k->Fbk = 0;
	k->Out = 0;
	k->Kp = 0;
	k->Ki = 0;
	k->Umax = (1.0);
	k->Umin = (0.0);
	k->up = 0;
	k->ui = 0;
	k->v1 = 0;
	k->i1 = 0;
	k->w1 = 0;
}

//*********** Function Definition ********//
void CNTL_PI_F_FUNC(CNTL_PI_F *v){
	/* proportional term */
	v->up = ((v->Ref - v->Fbk)*v->Kp);

	/* integral term */
	v->ui = (v->Out == v->v1)?((v->Ki* v->up)+ v->i1) : v->i1;
	v->i1 = v->ui;

	/* control output */
	v->v1 = (v->up + v->ui);
	v->Out = (v->v1 > v->Umax)?(v->Umax) : v->v1;
	v->Out = (v->Out < v->Umin)?(v->Umin) : v->Out;
}
//Create and add module structure
CNTL_PI_F cntl_pi1;
/* Externs_END */

void MyPI_Start_wrapper(void)
{
/* Start_BEGIN */
/*
 * 此处显示自定义开始代码。
 */
//Initialize module in {ProjectName}-Main.c
CNTL_PI_F_init(&cntl_pi1);
cntl_pi1.Ki = (100.0/40000.0);
cntl_pi1.Kp = (1.0/50.0*3.0);
/* Start_END */
}

void MyPI_Outputs_wrapper(const real_T *u0,
                          real_T *y0)
{
/* Output_BEGIN */
/* 此示例将输出设置为等于输入
 y0[0] = u0[0]; 
 对于复信号，使用: y0[0].re = u0[0].re; 
 y0[0].im = u0[0].im;
 y1[0].re = u1[0].re;
 y1[0].im = u1[0].im;
 */
 // Using the module
cntl_pi1.Ref = u0[0];
cntl_pi1.Fbk = u0[1];
CNTL_PI_F_FUNC(&cntl_pi1);
y0[0] =  cntl_pi1.Out;
/* Output_END */
}

void MyPI_Terminate_wrapper(void)
{
/* Terminate_BEGIN */
/*
 * 此处显示自定义终止代码。
 */
/* Terminate_END */
}

由于把各个.h .c文件都放在统一目录下了，所以直接添加条目就好，值写这些文件的所在目录。

3.添加给定和反馈，添加常数模块（位置：Simulink/Commonly Used Blocks/Constant）设置给定12V，添加电阻端电压，用Mux（位置：Simulink/Commonly Used Blocks/Mux）将两个参数进行连接，混合输入。

电阻电压输入后加入 零阶保持器（位置：Simulink/Discrete/Zero-Order Hold），来模拟 采样后到下一个采样周期之间信号保持不变 的真实情况。加上延迟（位置：Simulink/Commonly Used Blocks/Delay）。（原因：控制计算的延迟，采样 → ADC转换 → DSP计算 → PWM更新，这个过程至少会跨一个采样周期： 当前采样值 k 时刻， 实际作用在PWM上的控制量是 k+1 时刻，也就是：⚠️ 控制系统天然存在 1个采样周期延迟（1Ts Delay））

4. 输出连接为PWM模块（位置：Simscape/Electrical/Specialized Power Sy stems/Power Electronics/Power Electronics Control/PWM Generator(DC-DC)，开关频率设置为40e3

5. 删除mos管的信号发生器Pulse Generator，将PWM波输入给mos管，这里为接线的美观性，可以使用goto & form 组合。（位置：Simulink/Signal Routing/From，Simulink/Signal Routing/Goto）

标记可以都命名为PWM。

6.点击运行

六、仿真验证

1. 添加离散的PID模型（位置：Simulink/Discrete/Discrete PID Controller）控制器设置为PI，形式为理想，比例(P)设置为1/50*3，积分(I)设置为100。前面是误差信号，给定减反馈，所以添加sum模型（位置：Simulink/Commonly Used Blocks/Sum），改为|+-。用给定减去反馈。

2.删除MyPI与PWM的连线，用PI连接PWM，点击运行，查看波形是否与代码生成的一致。