2. 双状态交替控制
任务目标
使用Stateflow实现一个双状态交替控制逻辑：两个状态State_A和State_B互斥激活，通过外部输入信号switch_signal控制状态切换，并输出当前激活状态编号。该案例用于演示Stateflow中最基础的状态迁移与事件驱动机制。
环境依赖
- MATLAB R2018b或更高版本（含Stateflow工具箱）
- Simulink（用于搭建模型并调用Stateflow图表）
实现步骤
在Simulink中新建模型，添加Stateflow Chart模块，双击进入图表编辑器，按以下逻辑完成设计：
- 创建两个互斥状态：
State_A（entry动作：current_state = 1;）和State_B（entry动作：current_state = 2;）。 - 默认迁移指向
State_A（初始激活状态）。 - 从
State_A到State_B的迁移条件：[switch_signal == 1]。 - 从
State_B到State_A的迁移条件：[switch_signal == 0]。 - 定义输入事件或输入端口：使用输入信号方式，在图表属性中添加输入
switch_signal（数据类型double），添加输出current_state（数据类型double）。
关键完整代码
以下为Stateflow图表的完整定义代码（可直接粘贴到Stateflow图表属性中，或通过MATLAB命令创建）：
% 在MATLAB命令窗口执行以下命令创建Stateflow图表
modelName = 'dual_state_control';
new_system(modelName);
open_system(modelName);
% 添加Stateflow Chart模块
chartPath = [modelName '/Chart'];
add_block('sflib/Chart', chartPath);
sfChart = sfroot;
chartObj = sfChart.find('-isa','Stateflow.Chart','-and','Path',chartPath);
% 设置输入输出端口
chartObj.Inputs = 'switch_signal';
chartObj.Outputs = 'current_state';
% 创建两个状态
stateA = Stateflow.State(chartObj);
stateA.Name = 'State_A';
stateA.Position = [100 100 80 50];
stateA.EntryAction = 'current_state = 1;';
stateB = Stateflow.State(chartObj);
stateB.Name = 'State_B';
stateB.Position = [300 100 80 50];
stateB.EntryAction = 'current_state = 2;';
% 设置默认迁移到State_A
defaultTrans = Stateflow.Transition(chartObj);
defaultTrans.Source = [];
defaultTrans.Destination = stateA;
defaultTrans.LabelString = '';
% 迁移：State_A -> State_B
transAB = Stateflow.Transition(chartObj);
transAB.Source = stateA;
transAB.Destination = stateB;
transAB.LabelString = '[switch_signal == 1]';
% 迁移：State_B -> State_A
transBA = Stateflow.Transition(chartObj);
transBA.Source = stateB;
transBA.Destination = stateA;
transBA.LabelString = '[switch_signal == 0]';
% 保存模型
save_system(modelName);运行与验证
完成图表设计后，在Simulink模型中添加以下验证结构：
- Signal Editor或Step模块：生成
switch_signal测试信号（0→1→0的阶跃序列）。 - Scope：连接
current_state输出，观察状态值变化。
仿真设置：停止时间20秒，求解器选择discrete（固定步长0.1s）。
验证方法：
- 仿真开始后，
current_state应保持为1（State_A激活）。 - 当
switch_signal从0跳变为1时，current_state应变为2（State_B激活）。 - 当
switch_signal从1跳变为0时，current_state应回到1。
预期输出：给定输入信号序列[0,0,1,1,0,0]（每段持续3秒），对应输出current_state应为[1,1,2,2,1,1]。该结果由状态迁移逻辑直接唯一确定，可用于判定逻辑正确性。
常见问题
- 状态不切换：检查迁移条件中的比较运算符是否为
==（而非=），并确认输入信号数据类型与条件表达式兼容。 - 初始状态错误：确认默认迁移箭头从图表左上角的空心圆点出发指向
State_A。 - 输出不更新：确保
current_state赋值写在状态的entry动作中，而非during动作。