如何仅用Simulink模块实现指定MATLAB函数解决仿真过慢问题

问题描述 #

当前在MATLAB Function模块中实现如下逻辑时，仿真运行速度很慢，需要仅使用Simulink内置模块实现完全一致的功能：

function [SW1, SW2]= fcn(vall)

    SW1 = ones(1,16);
    SW2 = zeros(1,16);

    % 输入vall为1×16行向量
    [v, idx] = sort(vall,"descend")

    for i = 1:5
       SW1(1,idx(i)) = 0;
       SW2(1,idx(i)) = 1;
    end

end

该函数逻辑为：

• 输入16元素行向量vall
• 初始化SW1为1×16全1向量，SW2为1×16全0向量
• 对vall做降序排序，得到排序后各元素在原数组中的索引
• 将数值最大的5个元素对应位置的SW1置0、SW2置1

实现方案 #

以下方案全部使用Simulink标准库内置模块，无自定义代码，仿真执行效率远高于解释运行的MATLAB Function模块，逻辑与原代码100%一致：

• 排序单元
  使用Sort模块（路径：Simulink / Math Operations），参数配置：
  • 排序方向选择Descending（降序）
  • 输出模式选择Index and sorted value（同时输出排序值、原数组索引）
  • 输入处理模式选择Elements as channels (sample based)适配1×16向量输入
    输入信号vall接入该模块后，直接输出原代码中sort函数返回的排序值向量、索引向量idx。
• 前5位索引提取单元
  使用Selector模块（路径：Simulink / Signal Routing），参数配置：
  • 索引基数与Sort模块保持一致（默认1基索引即可）
  • 选择指定索引位置的元素，索引值设置为[1 2 3 4 5]
    将Sort模块输出的索引向量接入该模块，输出即为降序排序后前5个最大值在原输入数组中的位置索引。
• SW2生成单元
  使用2个Constant模块搭配1个Assignment模块（路径：Simulink / Math Operations）：
  • 第一个Constant模块输出zeros(1,16)作为初始全0向量，接入Assignment模块的原始数据端口
  • 第二个Constant模块输出ones(1,5)作为待写入值，接入Assignment模块的赋值数据端口
  • Selector模块输出的5个位置索引接入Assignment模块的索引端口，配置模块为1维向量赋值模式，输出即为SW2：最大5个值对应位置为1，其余位置为0。
• SW1生成单元
  使用1个输出ones(1,16)的Constant模块搭配1个双输入Sum模块：
  • Sum模块设置为+-运算模式，全1向量接入正输入端，SW2信号接入负输入端
  • Sum模块输出即为SW1：最大5个值对应位置为0，其余位置为1。

若使用定点仿真配置，只需将上述Constant模块的数据类型设置为与输入信号匹配的定点类型即可，逻辑无需调整。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者adnan ashraf