如何使用 Simulink LookupTable模块?

lidenghui

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一 引言

在车载电控软件开发里，其实大量的工作都是电机标定，很多高大上的算法其实用不上，除了各个环路PI算法然后再加持一些关乎某项功能优化的控制策略。老实来讲，非线性控制算法，比如大家熟悉的滑模控制、模糊PID、模型预测控制算法等，工业控制、汽车类控制等很少用到，或者没有必要用到。那么回过头，咱们来讲讲标定，汽车行业界也有类似的岗位提供，名字叫标定工程师，标定是干啥？其实就是利用测功机模拟高压、低压、高速、低速工况，让车载永磁同步电机在这些工况下去跑，然后去寻优，比如MTPA曲线，就是在某扭矩、转速下去寻找一个最小的Id、Iq电流。另外还有常见的弱磁控制，通俗来讲也是最终依靠标定。
说了这么多，其实标定完之后，其实最后都是Excel表格数据，这些数据一方面可以写到下位机，还可以导入到Simulink大模型中去做仿真计算，比如根据扭矩、转速去查控制器效率，进而得到直流功率等等之类的，那么如何将Excel表格数据导入到Simulink中呢，这里要用到“n-D Lookup Table”模块。
二 “2-D Lookup Table”模块的使用方法

假设有一张这样的2维表格，具体内容如下：



Simulink中的n-D Lookup Table 如下所示：



依据MAB （(MAB具体指：Simulink®MathWorks® Advisory Board Control Algorithm Modeling Guidelines V5.0)）ub_0012:查表系统模块的使用指导规则，将模块双击设置为如下查表方式：

a) 内插法：使用线性点-斜率；b) 外插法：使用“裁剪”；c) 外插法可选项：选中“输入等于或高于最后一个断点时使用最后一个表值”

用法示例：在simulink中右键“属性”，创建数据字典，并引用。



创建数据字典并引用。



因为我们是2D表，类似已知X 、Y,查询Z，在数据字典中创建三个变量(Simulink.Parameter)，如下图所示。



三个变量(Simulink.Parameter)取名字如下图所示。



双击2D lookup table 模块，点击BreakPoints 1(“Trq”)的箭头处“三个点”，点击“Trq(Data.sldd)”,然后点击“Open”,可以对数据进行编辑。注意：BreakPoints必须是单调递增！！！



点击“Open Variable Editor”对数据进行编辑.



将图1表格的数据，复制进去即可，如下图所示。



重复上述步骤，将其它数据也复制进去。最后点击“Edit table and breakpoints...”可以查看完整的表格数据，如下图所示。



查看完整的表格数据，可以与图1比较，是一样的，即成功利用2-D LookUp Table 模块将Excel数据导入到了simulink中。

三 结语

通过本文的详细探讨，了解了Simulink中2-D LookupTable模块的强大功能与应用场景。学习了如何创建和配置2-D LookupTable模块，还掌握了如何通过导入外部数据文件、调整插值方法和边界处理选项来优化模型性能。

在实际应用中，正确配置和使用2-D LookupTable模块能够显著提升模型的准确性和仿真效率，特别是在处理复杂非线性关系时。然而，探索和学习之路永无止境。因此，鼓励大家继续深入学习Simulink的其他模块和特性，不断拓宽自己的知识边界，以应对更加复杂多变的工程挑战。

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最后再分享一个Chatgpt（知乎直达）关于在 Simulink 中，Lookup Table 模块如何实现内插法和外插法。以下是详细的实现方法和步骤：1. 1-D Lookup Table

1.1 内插法

线性内插：

当输入值位于定义域内的两个点之间时，使用线性内插方法计算输出值。设置步骤：

双击 1-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Interpolation-Extrapolation 选项卡。在 Lookup Method 下拉菜单中选择 Interpolation-Extrapolation。选择 Interpolation method 为 Linear。

最近邻内插：

当输入值位于定义域内的两个点之间时，选择最近的定义域点的值作为输出值。
设置步骤：

双击 1-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Interpolation-Extrapolation 选项卡。在 Lookup Method 下拉菜单中选择 Interpolation-Extrapolation。选择 Interpolation method 为 Nearest。

1.2 外插法

线性外插：

当输入值超出定义域时，使用线性外插方法计算输出值。设置步骤：

双击 1-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Interpolation-Extrapolation 选项卡。在 Lookup Method 下拉菜单中选择 Interpolation-Extrapolation。选择 Extrapolation method 为 Linear。

裁剪：

当输入值超出定义域时，使用定义域的边界值作为输出值。设置步骤：

双击 1-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Interpolation-Extrapolation 选项卡。在 Lookup Method 下拉菜单中选择 Interpolation-Extrapolation。选择 Extrapolation method 为 Clip。

2. 2-D Lookup Table

2.1 内插法

线性内插：

当输入值位于定义域内的两个点之间时，使用线性内插方法计算输出值。设置步骤：

双击 2-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Interpolation method 下拉菜单中选择 Linear。

最近邻内插：

当输入值位于定义域内的两个点之间时，选择最近的定义域点的值作为输出值。设置步骤：

双击 2-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Interpolation method 下拉菜单中选择 Nearest。

2.2 外插法

线性外插：

当输入值超出定义域时，使用线性外插方法计算输出值。设置步骤：

双击 2-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Extrapolation method 下拉菜单中选择 Linear。

裁剪：

当输入值超出定义域时，使用定义域的边界值作为输出值。设置步骤：

双击 2-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Extrapolation method 下拉菜单中选择 Clip。

3. 高维 Lookup Table (n-D Lookup Table)

3.1 内插法

线性内插：

当输入值位于定义域内的多个点之间时，使用线性内插方法计算输出值。设置步骤：

双击 n-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Interpolation method 下拉菜单中选择 Linear。

最近邻内插：

当输入值位于定义域内的多个点之间时，选择最近的定义域点的值作为输出值。设置步骤：

双击 n-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Interpolation method 下拉菜单中选择 Nearest。

3.2 外插法

线性外插：

当输入值超出定义域时，使用线性外插方法计算输出值。设置步骤：

双击 n-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Extrapolation method 下拉菜单中选择 Linear。

裁剪：

当输入值超出定义域时，使用定义域的边界值作为输出值。设置步骤：

双击 n-D Lookup Table 模块。在弹出的对话框中，选择 Table and Breakpoints 选项卡。在 Extrapolation method 下拉菜单中选择 Clip。

4. 实例

假设有一个 2-D Lookup Table，定义域 x 为 [0, 1, 2, 3]，定义域 y 为 [0, 1, 2, 3]，值域 z 为一个 4x4 的矩阵。
4.1 设置 2-D Lookup Table

打开 Simulink 并添加 2-D Lookup Table 模块。

双击模块，进入设置对话框。

在 Table and Breakpoints 选项卡中：


设置 Breakpoints 1 为 [0, 1, 2, 3]。

设置 Breakpoints 2 为 [0, 1, 2, 3]。

设置 Table 为一个 4x4 的矩阵，例如：

[0, 1, 2, 3;
1, 2, 3, 4;
2, 3, 4, 5;
3, 4, 5, 6]



在 Interpolation-Extrapolation 选项卡中：


选择 Interpolation method 为 Linear。

选择 Extrapolation method 为 Clip。

通过以上步骤，您可以设置 2-D Lookup Table 模块，使其在输入值超出定义域时使用裁剪方法，并在定义域内使用线性内插方法。这有助于提高模型的准确性和仿真效率。

babylemon828

Simulink中的LookupTable模块主要用于实现查找表功能，常用于参数标定和映射。在汽车电控软件开发中，标定工作至关重要，涉及电机控制参数的优化和映射。使用LookupTable模块时，需先创建表格并填充所需数据，如MTPA（最大转矩角）等参数。接着，通过输入信号查找对应输出值。这可根据不同工况（如高压、低压、高速、低速）下电机的运行状态，实时调整控制参数。操作中要确保数据维度与输入信号匹配，以实现准确参数查询和电机性能优化。标定工程师需结合测功机模拟的工况进行实际测试与参数调整，以达到最佳性能。

[内容由汽车工程师之家人工智能总结，欢迎免费使用，见贴尾]

mizhongquan

Simulink中的LookupTable模块是一种重要的建模工具，主要用于实现查找表功能。在汽车电控软件开发中，特别是在电机标定方面，LookupTable模块的使用频率较高。

具体操作中，工程师需要依据具体的标定需求和电机的特性创建表格数据，然后将这些数据导入到LookupTable模块中。接着通过仿真测试不同工况下电机的响应和性能表现，并利用反馈数据优化查找表内容。对于您提到的MTPA（最大转矩电流比）优化，LookupTable模块能非常有效地进行寻优工作。通过对不同电压、电流下的电机运行状态进行记录，快速找到性能最佳的MTPA值，从而提升电机的工作效率与性能。此外，借助Simulink强大的仿真环境，还可以模拟电机在不同环境条件下的表现，从而优化标定流程。

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shuizhonghua

Simulink中的LookupTable模块常用于实现非线性控制或标定数据的映射。使用LookupTable模块时，主要步骤如下：

1. 定义表格大小与维度：根据实际需求设定表格的行数和列数。
2. 填充数据：将实验或仿真得到的标定数据填充至表格中。
3. 设定输入与输出：将系统输入与系统需要控制的输出与LookupTable模块连接。
4. 调整参数：根据实际情况调整模块内的参数，如插值方法等。

关于您提到的MTPA（最大转矩角控制），在实际应用中，可以通过LookupTable模块存储不同工况下的最优MTPA工作点，系统根据实时工况查询表格获取最优控制参数，以实现高效、准确的电机控制。

以上仅为简要介绍，建议详细阅读Simulink官方文档及参考手册，以获取更全面的信息。

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Simulink中的LookupTable模块主要用于实现查找表功能，常用于参数标定和映射等场景。在汽车电控软件开发中，标定工作至关重要，LookupTable模块能够帮助标定工程师进行高效的数据管理和参数调整。

使用LookupTable模块时，首先需创建表并填充数据，如MTPA（最大转矩每安培）等标定数据。接着，根据需求设定输入（如电机工况）与输出（如优化后的电机参数）之间的映射关系。然后，在仿真模型中连接LookupTable模块，并根据输入信号的变化获取相应的输出。此外，还可以利用Simulink的图形化界面进行可视化调试，直观了解模块的工作情况。

以上仅为简要介绍，具体使用方法和技巧还需结合实际应用和参考Simulink相关文档进行深入学习和实践。

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