典型的Simulink模塊雙擊時會彈出對話框，在對話框中可以設置模塊參數，如：雙擊正弦波模塊（SineWave），可以設置正弦波幅值和頻率；雙擊增益模塊（Gain），可以設置增益值；雙擊PID控制器模塊（PID Controller），可以設置PID參數值；雙擊傳遞函數模塊（Transfer Fcn），可以設置傳遞函數的分子和分母系數。

但很多時候，需要在 Simulink仿真過程中修改模塊的對話框參數 （稱為在線修改或動態修改模塊參數），如：希望在仿真過程中改變正弦波的頻率，實現掃頻信號；希望在仿真過程中改變增益模塊增益值，實現變增益；希望在仿真過程中改變PID控制器增益，實現自適應的PID控制；希望在仿真過程中改變傳遞函數的分子或分母系數，實現時變的傳遞函數。

本文詳細介紹Simulink如何在線修改（動態修改）模塊參數的方法，并提供原創的DynamicChange Parameter模塊（簡稱DCP模塊），可以輕松解決在線修改（動態修改）模塊參數問題，提供詳細幫助文件和大量例程，簡單易用。

1. 方法

Simulink中的對話框參數有三種類型：Tunable（可調）；Nontunable（不可調）；SimOnlyTunable（不可動態調整）。需要動態調整的參數，必須為可調(Tunable)類型。

鄭志波《Simulink 模塊參數在線修改方法的研究》中提到了兩種在線更新參數的方法：1. 使用全局變量，在m文件中動態修改全局變量的值，進而達到修改參數的目的；2. 使用set_param函數，在m文件中動態設置對話框參數。

經測試，第一種方法不可行。如圖2所示，Modify_c函數中對全局變量進行動態更新，使c的取值由0每隔1s增加至11，Simulink運行完成后全局變量的c更新為11，模型對全局變量的更新是成功的，但對話框參數并未隨全局變量的改變而改變，增益c仍然為0。原因是：simulink模塊對變量的讀入只在模型初始化(或開始運行)的回調函數中執行，在仿真進行的過程中，盡管對話框參數的變量值改變了，但是系統并不會讀取更新后的參數值，仿真中使用的參數值仍是變量的初始值0。

第二種方法是可行的，該方法可用S函數來實現，將模塊名和參數名都作為S函數的參數，需要改變的參數值作為S函數的輸入，在S函數的狀態更新(Updata)回調函數中，使用set_param函數對對話框參數進行動態更新。

本人采用Level-2的S函數實現了上述第二種方法，并將其封裝為模塊形式(下文中稱此模塊為DCP模塊)，方便在其它模型中調用。

3. DCP模塊

DCP模塊經封裝后，與Simulink自帶模塊完全相同，有兩個輸入端口，雙擊模塊會彈出屬性對話框，可以在對話框中設置需要動態改變的模塊參數信息。

輸入接口：

接口1 [var] : 需要設定的參數值；

接口2[flag] : flag=0時忽略接口1的輸入，不對參數進行更新；flag~=0時更新參數。

對話框參數：

模塊名[block_name] :格式為“mdl文件名/子模型名/模塊名(tag)”，字符串形式；

參數名[par_name] : 需要動態修改的參數變量名，字符串形式，如需要修改增益模塊的增益值，則輸入“Gain”。一般來說，手動輸入模塊名、參數名比較復雜而且容易出錯，模塊中采用函數自動提取模塊名和變量名，用戶只需在所提供的GUI中作出選擇即可。

重置[Reset] : 此復選框選中時，彈出選擇模塊和參數設置GUI，如圖4所示。

圖4 模塊和參數設置GUI

采樣模式: 1×2矩陣；設置模塊的采樣方式(與S函數中的采樣方式定義相同)。

[0 offset] : 連續采樣時間，offset給定時間偏置；

[ts offset] : 離散采樣時間，ts為采樣時間；

[-1, 0] : 繼承采樣時間，取決于上一模塊的采樣方式和時間；

參數維數: 1×2矩陣（[行數 列數]），表示需要修改參數的維數(即接口1中輸入數據的維數)，使用本模塊必須保證參數的維數不變。

4.使用

DCP模塊配套文件有：

使用步驟如下：

1)將DCP文件夾放置在Matlab工作目錄下；

2)運行1次AddFilePath.m文件（僅首次使用DCP模塊時需要執行此步驟）；

3)兩種方式將DCP模塊加入到Simulink中：方法一，打開Simulink Library Browser -> User Defined Block模塊組 -> DCP模塊 -> 將DCP模塊拖入Simulink模型中；方法二，復制例程中的DCP模塊至需要的Simulink模型中。

4)雙擊DCP模塊，彈出屬性設置對話框，點擊Reset復選框，彈出模塊和參數設置GUI，選擇需要在線修改的模塊和參數，設置采樣時間和參數維度，點擊“OK”確定；

5)將需要修改的參數值接入DCP模塊的輸入接口1，輸入接口2用于進行時序控制，如不需要進行時序控制，輸入接口2可以接入常數1。

5. 例程

5.1 DCP模塊實現可變增益

模型 ：DCP_Test01_stairGain.slx

功能描述 ：通過動態改變增益值，實現階梯上升曲線；

改變參數的條件 ：通過設置DCP 為離散定步長采樣方式，并給定固定采樣時間0.1s，來實現每隔0.1s 改變一次增益值。

結果 ：

說明 ：實際設定的參數比期望設定的要滯后一拍，這說明參數的更新需要在下一個步長起作用，0～0.1s內設定的參數值2為Gain模塊的初始值。

5.2 DCP模塊實現正弦掃頻信號

模型 ：DCP_Test02_sweep.mdl

功能描述 ：通過動態改變正弦波模塊的頻率，實現掃頻曲線。頻率間隔為1Hz，每個頻率保持時間為1s；

改變參數的條件 ：通過輸入接口1 中參數par_val 的輸入波形來控制，接口1 中輸入的參數為階梯波(可在Scope__Frequence 中查看)，DCP 模塊中的set_param 函數只會在階梯波發生突變的時間執行，其它時間DCP 模塊會執行，但其中的set_param 函數不會執行，這不會占用太多的資源。

結果 ：

說明：在整數秒時刻(1、2、3 …)頻率突變。

5.3 DCP模塊實現時變傳遞函數

模型 ：DCP_Test03_variGs.mdl

功能描述 ：通過動態改變傳遞函數模塊的分母向量實現時變的傳遞函數，在仿真時間為5s 時，傳遞函數分母由[1 2 50]突變為[1 4 100]；

參數改變的條件 ：在仿真時間等于5s 時，使DCP 模塊的接口2 的flag 值從0 突變到1(這里通過一個階躍來實現這個突變)。DCP 模塊中的set_param 函數前5s 由于flag=0 不會執行；階躍后flag=1，set_param 函數執行一次；之后又由于接口1 中的輸入保持恒定，set_param 函數也不會再執行。

結果 ：

5.4 DCP模塊實現積分分離PID控制算法

模型 ：DCP_Test04_int_separatePID.mdl

功能描述 ：通過動態改變PID 控制器積分增益的值(由0 變為0.01)，來控制積分環節的投入與分離，對一個純滯后的一階系統進行控制；仿真表明：積分分離式PID 可無超調收斂到給定值，常規PID 有超調，不投入積分時，又會存在穩態誤差。

參數改變的條件 ：當偏差信號(指令信號減去給定信號)的絕對值小于閾值(這里取0.3)時，積分增益由0 突變為0.01，之后保持不變。本例與前述例子的不同之處在于，使用一個布爾條件作為DCP 模塊接口2 的flag 值。

注意 ：由于DCP 模塊中的第二個接口定義的是double 類型的數據，所以判斷條件的結構(為布爾量)不能直接接入，需通過一個數據類型轉換(Data Type Conversion)模塊進行數據類型轉換之后再輸入到DCP 模塊的接口2。數據類型轉換模塊的路徑為：Simulink –> Signal Attributes -> Data Type Conversion。

結果 ：

6. 適用范圍

使用set_param修改模塊參數耗時較長，如將set_param循環10000次消耗4.9s，過于頻繁的調用DCP模塊會使模型仿真速度很慢。為了盡量減少set_param不必要的執行，DCP模塊中采用了以下方法：

1)當輸入接口1中輸入的變量值與上一采樣時間相等，即var(k) = var(k-1)時，set_param不執行；

2)當輸入接口2中輸入0值，即flag=0時，set_param不執行；

下面情況請慎用本模塊：需要設定的參數連續變化，即在求解器的每個時間(步長)內都要執行set_param，這將嚴重影響仿真效率。此時建議使用“轉換”的思想，將對話框參數變成輸入接口。

DCP 模塊的功能通俗的講，就是將模塊的“對話框參數”變成一個“輸入接口”，通過在這個接口中引入動態信號(simulink 中連線傳遞的都是動態信號)，來達到動態改變參數的目的。 DCP模塊帶來方便的同時，頻繁執行set_param會降低Simulink運行速度，因此參數連續變化時需要一種效率更高的解決辦法。

變參數的問題稍作變化可以得到解決，如例程1 中的變增益問題：如下所示，可直接使用乘法模塊，將信號增益轉換成信號乘法，從而實現將“對話框參數”轉換成“輸入參數”。

當然這只是一個簡單的例子，對于復雜的問題道理也是相同的，即：使用恰當的模塊，將“對話框參數”轉變為“輸入接口”。往后有機會的話，我將向大家介紹幾種實現時變傳遞函數的方法。

7. 不足之處

1)由于S 函數中未定義RTW 相關回調函數，使用了DCP 模塊的simulink 模型不能編譯。

2)set_param 是在S 函數中的Updata 回調函數中，simulink 的運行模式是先執行Output回調函數，再執行Updata 回調函數，所以DCP 模塊中設置的參數只能在下一步長中生效，當前步長的計算中仍使用的舊參數，即使用本模塊有一拍的固有延時(延時時間為一個仿真步長)。觀察Test01 的結果，0-0.1s 內，輸出為Gain 的初始值，0.1-0.2s 內，輸出為0(0 是在0.1s 時由DCP 設置的)，0.2-0.3s 內為0.1 …… 一般來說，當simulink 的仿真步長足夠小時，上述的延時可以忽略不計。