VB调用Matlab在WEDM仿真系统中的应用
在VB开发环境下制定前台用户界面,利用Matlab强大的计算功能实现后台模型的实时仿真。为了实现前台界面与后台仿真环境间的数据传递,应用ActiveX自动化技术进行VB与Matlab之间的接口设计,通过建立在VB应用程序和Matlab仿真环境之间的ActiveX自动化连接,实现了在VB环境下对Matlab仿真命令的调用,并在VB友好的用户界面中实时显示仿真结果。
1 VB与Matlab间的接口分析
1.1 VB与Matlab接口形式
为了能够充分利用Matlab系统提供的丰富函数库,Matlab本身提供了应用程序接口API(Matlab application program interface)。因此,VB与Matlab接口设计有多种实现方式。
(1)借用C++与Matlab的接口,将Matlab的程序文件(*.M)编译为动态链接库(*.DLL),VB在代码中调用生成DLL中的函数,以实现算法,便于用户脱离Matlab环境使用。由于算法部分采用C++语句,运行速度较快,可应用于实时运算。但是这种方法对开发者在设置和编程上都有较高的要求。
(2)通过使用嵌入VB中矩阵函数库MatrixVB的方法实现接口。MatrixVB是第三方插件,利用与Matlab相似的函数、语法嵌入到VB中,可以像使用VB的函数、命令一样使用Matlab函数。这种方法的语法和函数使用比较简单,编程效率很高,几乎完全可以融入VB语言,特别是对图形的处理非常方便,弥补了其他方法在图形处理上的弱点。但由于它仍然采用解释执行,执行效率较低,因此实时运算难以实现,特别对于Matlab各类工具箱的调用尤为困难。
(3)在Visual Basic中通过调用Matlab的引擎接口,使用Windows的ActiveX技术与Matlab进行数据交互。通过Object.Execute语句在程序中直接使用Matlab提供的函数库和图形库。
1.2 ActiveX自动化技术
ActiveX是一种支持组件集成MicroSoft Windows协议的自动化技术,通过ActiveX技术可以将不同环境下开发的组件集成到一个应用程序中;ActiveX同时又是一种面向对象技术,属于组件对象模型(COM)的子类。COM为所有的ActiveX对象定义了对象模型,每个ActiveX对象支持一定的接口,即支持不同的方法、属性和事件。利用这些方法执行相应的动作,帮助客户端实现一定的功能。Matlab支持两种类型的ActiveX技术:ActiveX控制容器和ActiveX Automation。ActiveX控制容器可以将不同的ActiveX控件集成在一个应用中;而ActiveX Automation是一种允许一个应用程序(客户端)去控制另一个应用程序(服务器端)的协议。在本文中,Matlab是服务器端,VB是客户端,通过Automation,客户端可以执行Matlab命令,并与Matlab的工作空间进行数据交换,以达到调用Matlab来训练神经网络的目的。
2 ActiveX技术在接口设计中的应用
Matlab ActiveX自动化服务的功能主要包括在Matlab工作空间执行Matlab命令,直接对工作空间进行存取矩阵操作等。
Matlab提供了一个自动化对象,其外部名称为Matlab.Application,支持COM技术。外部程序(如VB)通过COM技术提供的函数,得到自动化服务器对象支持的指针,并通过调用接口函数控制和使用自动化对象。在VB应用程序中,创建了Matlab的ActiveX对象后,就可以使用这个对象所包含的各种方法来实现对Matlab的调用。Matlab.Application对象含有3种方法,分别是Execute,GetFullatrix和PutFullMatrix。
(1)BSTR Execute([in]BSTR Command):BSTR表示宽字符串类型,它与VB存储字符串所采用的数据格式相同。该方法接收字符串命令并在Matlab中执行,将结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方法从指定的工作空间检索一个完整的实型或虚型mxArray,其实部和虚部被分别存放到2个单独的Double型数组中。可以利用GetFullMatrix方法将Matlab中的一个矩阵变量传送到VB程序中的一个一维或二维数组中。其中,Name指定了Matlab中的矩阵变量名;Workspace指定了该矩阵所在的Matlab工作区;pr指VB程序中的实部数组;pi指VB程序中的虚部数组。
(3)void PutFullMatrix([in]BSTR Name,[in]BSTRWorkspaee,[in,out]SAFEARRAY(double)*pr,[in,out]SAFEARRAY(double)*pi):PutFullMatrix方法将一个mxArray放入指定的工作空间。各参数的含义及调用方法与GetFullMatrix方法类似。
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