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VB調用Matlab在WEDM仿真系統中的應用
作者：
時(shí)間：2010-07-08
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的電火花線(xiàn)切割(WEDM)工藝仿真系統需要具有工藝數據庫管理、工藝效果預測、加工參數優(yōu)化等設計功能。借助Matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )工具箱，可以建立良好的工藝效果預測模型和參數優(yōu)化模型，這正是工藝仿真軟件最主要的功能要求。VB是Windows操作系統下優(yōu)秀的可視化編程工具軟件，在用戶(hù)界面設計和快速開(kāi)發(fā)等方面具有獨特的優(yōu)勢。同時(shí)，Matlab仿真軟件以其強大的科學(xué)計算功能和開(kāi)放式開(kāi)發(fā)思想使其成為當前最為流行的仿真計算工具。綜合兩種開(kāi)發(fā)環(huán)境各自的優(yōu)勢，可采用VB與Matlab混合編程的方法實(shí)現工藝仿真軟件的編程開(kāi)發(fā)。
在VB開(kāi)發(fā)環(huán)境下制定前臺用戶(hù)界面，利用Matlab強大的計算功能實(shí)現后臺模型的實(shí)時(shí)仿真。為了實(shí)現前臺界面與后臺仿真環(huán)境間的數據傳遞，應用ActiveX自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行VB與Matlab之間的接口設計，通過(guò)建立在VB應用程序和Matlab仿真環(huán)境之間的ActiveX自動(dòng)化連接，實(shí)現了在VB環(huán)境下對Matlab仿真命令的調用，并在VB友好的用戶(hù)界面中實(shí)時(shí)顯示仿真結果。
1 VB與Matlab間的接口分析
1.1 VB與Matlab接口形式
為了能夠充分利用Matlab系統提供的豐富函數庫，Matlab本身提供了應用程序接口A(yíng)PI(Matlab application program interface)。因此，VB與Matlab接口設計有多種實(shí)現方式。
(1)借用C++與Matlab的接口，將Matlab的程序文件(*．M)編譯為動(dòng)態(tài)鏈接庫(*．DLL)，VB在代碼中調用生成DLL中的函數，以實(shí)現算法，便于用戶(hù)脫離Matlab環(huán)境使用。由于算法部分采用C++語(yǔ)句，運行速度較快，可應用于實(shí)時(shí)運算。但是這種方法對開(kāi)發(fā)者在設置和編程上都有較高的要求。
(2)通過(guò)使用嵌入VB中矩陣函數庫MatrixVB的方法實(shí)現接口。MatrixVB是第三方插件，利用與Matlab相似的函數、語(yǔ)法嵌入到VB中，可以像使用VB的函數、命令一樣使用Matlab函數。這種方法的語(yǔ)法和函數使用比較簡(jiǎn)單，編程效率很高，幾乎完全可以融入VB語(yǔ)言，特別是對圖形的處理非常方便，彌補了其他方法在圖形處理上的弱點(diǎn)。但由于它仍然采用解釋執行，執行效率較低，因此實(shí)時(shí)運算難以實(shí)現，特別對于Matlab各類(lèi)工具箱的調用尤為困難。
(3)在Visual Basic中通過(guò)調用Matlab的引擎接口，使用Windows的ActiveX技術(shù)與Matlab進(jìn)行數據交互。通過(guò)Object．Execute語(yǔ)句在程序中直接使用Matlab提供的函數庫和圖形庫。
1.2 ActiveX自動(dòng)化技術(shù)
ActiveX是一種支持組件集成MicroSoft Windows協(xié)議的自動(dòng)化技術(shù)，通過(guò)ActiveX技術(shù)可以將不同環(huán)境下開(kāi)發(fā)的組件集成到一個(gè)應用程序中；ActiveX同時(shí)又是一種面向對象技術(shù)，屬于組件對象模型(COM)的子類(lèi)。COM為所有的ActiveX對象定義了對象模型，每個(gè)ActiveX對象支持一定的接口，即支持不同的方法、屬性和事件。利用這些方法執行相應的動(dòng)作，幫助客戶(hù)端實(shí)現一定的功能。Matlab支持兩種類(lèi)型的ActiveX技術(shù)：ActiveX控制容器和ActiveX Automation。ActiveX控制容器可以將不同的ActiveX控件集成在一個(gè)應用中；而ActiveX Automation是一種允許一個(gè)應用程序(客戶(hù)端)去控制另一個(gè)應用程序(服務(wù)器端)的協(xié)議。在本文中，Matlab是服務(wù)器端，VB是客戶(hù)端，通過(guò)Automation，客戶(hù)端可以執行Matlab命令，并與Matlab的工作空間進(jìn)行數據交換，以達到調用Matlab來(lái)訓練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )的目的。
2 ActiveX技術(shù)在接口設計中的應用
Matlab ActiveX自動(dòng)化服務(wù)的功能主要包括在Matlab工作空間執行Matlab命令，直接對工作空間進(jìn)行存取矩陣操作等。
Matlab提供了一個(gè)自動(dòng)化對象，其外部名稱(chēng)為Matlab．Application，支持COM技術(shù)。外部程序(如VB)通過(guò)COM技術(shù)提供的函數，得到自動(dòng)化服務(wù)器對象支持的指針，并通過(guò)調用接口函數控制和使用自動(dòng)化對象。在VB應用程序中，創(chuàng )建了Matlab的ActiveX對象后，就可以使用這個(gè)對象所包含的各種方法來(lái)實(shí)現對Matlab的調用。Matlab．Application對象含有3種方法，分別是Execute，GetFullatrix和PutFullMatrix。
(1)BSTR Execute([in]BSTR Command)：BSTR表示寬字符串類(lèi)型，它與VB存儲字符串所采用的數據格式相同。該方法接收字符串命令并在Matlab中執行，將結果以字符串形式返回。
(2)void GetFullMatrix([in]BSTR Name[in]BSTR Workspace，[in，out]SAFEARRAY(douMe)*pr，[in，out]SAFEARRAY(double)*pi)：GetFullMatrix方法從指定的工作空間檢索一個(gè)完整的實(shí)型或虛型mxArray，其實(shí)部和虛部被分別存放到2個(gè)單獨的Double型數組中?？梢岳肎etFullMatrix方法將Matlab中的一個(gè)矩陣變量傳送到VB程序中的一個(gè)一維或二維數組中。其中，Name指定了Matlab中的矩陣變量名；Workspace指定了該矩陣所在的Matlab工作區；pr指VB程序中的實(shí)部數組；pi指VB程序中的虛部數組。
(3)void PutFullMatrix([in]BSTR Name，[in]BSTRWorkspaee，[in，out]SAFEARRAY(double)*pr，[in，out]SAFEARRAY(double)*pi)：PutFullMatrix方法將一個(gè)mxArray放入指定的工作空間。各參數的含義及調用方法與GetFullMatrix方法類(lèi)似。
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