1. 基础状态机

任务说明

使用Stateflow在Simulink中建立一个三状态交通灯控制器：红灯→绿灯→黄灯→红灯循环切换，每个状态持续固定时间，并输出对应的控制信号（1=红灯，2=绿灯，3=黄灯）。本案例聚焦状态机建模与时间逻辑，不涉及传感器或外部车辆检测。

模型结构

模型由三部分组成：

• Signal Editor（或Constant 0）——提供仿真时钟触发，实际时间推进由Stateflow内部使用after()函数完成；
• Stateflow Chart——包含状态机逻辑；
• Scope/Display——观察输出信号变化。

Stateflow实现步骤

1. 新建Simulink模型，添加Stateflow Chart模块；
2. 双击Chart进入编辑界面，定义输入事件（可选）和输出数据；
3. 创建三个互斥状态：Red、Green、Yellow；
4. 每个状态内编写during动作设置输出值，并使用after(n, tick)作为转移条件；
5. 状态转移按红灯→绿灯→黄灯→红灯闭环连接。

关键完整代码（Stateflow内部逻辑）

// Chart 数据定义
// 输出: uint8 y

// 状态 Red
// during:
y = 1;
// 转移: Red -> Green
// 条件: after(6, tick)   // 红灯持续6秒

// 状态 Green
// during:
y = 2;
// 转移: Green -> Yellow
// 条件: after(4, tick)   // 绿灯持续4秒

// 状态 Yellow
// during:
y = 3;
// 转移: Yellow -> Red
// 条件: after(2, tick)   // 黄灯持续2秒

// 初始转移指向 Red
// 无输入事件，使用默认时钟 tick 推进

Simulink模型配置

• Chart输出端口连接到Scope模块；
• 求解器设为discrete，固定步长0.1s；
• 仿真时长设为12秒（覆盖一个完整周期6+4+2=12秒）；
• Chart属性中勾选Enable zero-crossing detection可选，不影响本逻辑。

运行与验证

1. 点击Run开始仿真；
2. 打开Scope观察输出波形：

预期输出（确定性结果）：

• 0～6秒：输出恒为1（红灯）；
• 6～10秒：输出恒为2（绿灯）；
• 10～12秒：输出恒为3（黄灯）；
• 12秒后重复上述周期。

通过条件：Scope中波形呈现三段阶梯状电平，每段持续时间与上述时间完全一致，且循环切换顺序正确，即判定模型逻辑正确。

常见问题

• 输出不变化：检查Chart是否设置了输入事件但未连接信号源；本案例无需输入，删除Chart中所有输入事件即可。
• 时间不准确：确认求解器为固定步长离散模式，且after(n, tick)中的n与期望秒数一致（步长0.1s时，6秒=60个tick，但直接写6配合tick时钟即可，Stateflow自动按仿真时间计算）。
• 状态不转移：检查转移线上的条件是否误写成after(6, sec)——本案例使用默认事件tick，不需要额外定义秒事件。