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MATLAB引擎函數(shù)庫(kù)是MATLAB提供引擎方式接口的一系列程序的集合，它允許用戶(hù)用自己的C/C++語(yǔ)言或FORTRAN語(yǔ)言應(yīng)用程序中對(duì)MATLAB進(jìn)行調(diào)用，將MATLAB作為一個(gè)計(jì)算引擎使用，讓其在后臺(tái)運(yùn)行，完成復(fù)雜的矩陣計(jì)算，簡(jiǎn)化前臺(tái)用戶(hù)程序設(shè)計(jì)的任務(wù)。 在用戶(hù)啟動(dòng)MATLAB引擎時(shí)，相當(dāng)了啟動(dòng)了另外一個(gè)MATLAB進(jìn)程并在后臺(tái)運(yùn)行。應(yīng)用程序通過(guò)MATLAB引擎函數(shù)庫(kù)中提供的函數(shù)完成與MATLAB引擎之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和命令傳送的任務(wù)。MATLAB引擎函數(shù)庫(kù)總共提供了13個(gè)C語(yǔ)言的引擎函數(shù)，它們均在頭文件engine．h中予以說(shuō)明，所以在使用它們時(shí)，必須對(duì)該頭文件進(jìn)行包含。下面簡(jiǎn)要介紹引擎庫(kù)中的六個(gè)基本庫(kù)函數(shù)： (1) engOpen 功能：?jiǎn)?dòng)MATLAB引擎。 語(yǔ)法：Engine* engOpen(const char* startcmd)； 其中，startcmd為一字符串，用于啟動(dòng)MATLAB進(jìn)程。在Windows中，startcmd必須為NULL。 (2) engClose 功能：退出MATLAB引擎。 語(yǔ)法：int engClose(Engine* ep)； 其中，ep是Engine類(lèi)型的指針。EngClose發(fā)出退出MATLAB命令，成功時(shí)返回0，否則返回l。 (3) engEvalString 功能：執(zhí)行一個(gè)用字符串表示的MATLAB表達(dá)式。 語(yǔ)法：int engEvalString(Engine* ep, const char* string)； 其中，string是命令字符串，該字符串必須是一個(gè)合法的MATLAB表達(dá)式。凡可在MATLAB命令窗口中執(zhí)行的命令均可以字符串形式執(zhí)行。 (4) engGetArray 功能：從MATLAB的工作空間中拷貝一個(gè)變量。 語(yǔ)法：mxArray* engGetArray(Engine* ep, const char* name)； 其中，name是從engine中得到的mxArray名。engGetArray從ep所指向的engine中讀取使用參數(shù)name指定的mxArray結(jié)構(gòu)體的內(nèi)容，正確返回時(shí)其返回值為一指向新分配的mxArray結(jié)構(gòu)體對(duì)象的指針，否則為NULL。 (5) engPutArray 功能：將mxArray結(jié)構(gòu)體類(lèi)型變量放入MATLAB的工作空間中。 語(yǔ)法：int engPutArray(engine* ep, const mxArray* mp)； 其中，mp為mxArray結(jié)構(gòu)體對(duì)象的指針。engPutArray將一個(gè)mxArray結(jié)構(gòu)體類(lèi)型的變量寫(xiě)入引擎ep。如果當(dāng)前程序的工作空間中不存在指定的mxArray結(jié)構(gòu)體，則函數(shù)會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建。若有同名的mxArray結(jié)構(gòu)體存在，它將被這一新的mxArray結(jié)構(gòu)體取代。 (6) engOutPutBuffer 功能：確定存放MATLAB輸出結(jié)果的緩沖區(qū)域。 語(yǔ)法：int engOutputBuffer(Engine* eP，char* p，int n)； 使用engOutputBuffer，用戶(hù)可以為引擎指針ep所指向的引擎設(shè)置一個(gè)輸出緩沖區(qū)，將MATLAB輸出到屏幕上的內(nèi)容保存在其中，其長(zhǎng)度由參數(shù)n確定，位置由字符指針p來(lái)確定。 VC++6．0集成環(huán)境中建立MATLAB引擎程序的方法 第一步，建立項(xiàng)目工程。啟動(dòng)VC++6.0集成環(huán)境，選擇File下拉式菜單中的New選項(xiàng)，可有三種類(lèi)型的應(yīng)用程序創(chuàng)建工程選擇．分別為MFC AppWizard(exe)、Win32Application和Win32conso1e Application。選擇其中一種，在Project name編輯框中輸入項(xiàng)目名，按照項(xiàng)目向?qū)瓿身?xiàng)目工程創(chuàng)建。 第二步，設(shè)置編譯環(huán)境。選擇下拉式菜單Tools中的菜單項(xiàng)Options，選擇其中的Directories屬性頁(yè)，在其中的Show directories下拉式選項(xiàng)框中分別選擇Include Files和Library Files，在下部的編輯框中通過(guò)瀏覽分別添加如下路徑：Include Fiels：MATLAB根目錄\extern\include MATLAB根目錄\extern\include\cpp Library Fiels：MATLAB根目錄\extern\lib MATLAB根目錄\extern\include 第三步，設(shè)置項(xiàng)目連接選項(xiàng)。選擇菜單Project中的子菜單Settings，選擇其中的屬性頁(yè)Link，在其中的Catogery下拉式選項(xiàng)框中選擇Input．在下部的Object Library modules編輯框中填寫(xiě)：libeng.lib、libmx.1ib和libmat.1ib。（具體用到什么庫(kù)由你的應(yīng)用決定） 第四步，加入引擎頭文件。在準(zhǔn)備使用MATLAB引擎的類(lèi)的cpp文件中，加入“#include “engine．h””語(yǔ)句，并且在以后建立的要使用MATLAB引擎的類(lèi)中也注意加入上述語(yǔ)句。 當(dāng)完成以上述四步工作后，用戶(hù)就可以在VC++中對(duì)MATLAB引擎程序進(jìn)行編譯和調(diào)試了。 Simulink的命令行仿真方式 一般情況下，Simulink是類(lèi)似框圖圖形化的仿真方法；而在通過(guò)引擎方式將Simulink同VC相結(jié)合時(shí)，仿真的每個(gè)操作是通過(guò)調(diào)用engEvalString執(zhí)行一個(gè)用字符串表示的MATLAB表達(dá)式(Simulink仿真命令)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，要掌握Simulink&VC混合編程，首先需要掌握Simulink的命令行仿真方式： [t,x,y]=sim( 'modelname ') 利用對(duì)話(huà)框參數(shù)進(jìn)行仿真，返回輸出矩陣； [t,x,y]=sim( 'modelname ', timespan, options, ut) 利用輸入?yún)?shù)進(jìn)行仿真，返回輸出矩陣； [t,x,y1,y2,...yn]=sim( 'modelname ', timespan, options, ut) 利用輸入?yún)?shù)進(jìn)行仿真，返回逐個(gè)輸出； 參數(shù)說(shuō)明： 'modelname ' 運(yùn)行的模型名（不包含擴(kuò)展名），必須在MATLAB的搜索路徑上。 timespan 指定仿真的時(shí)間區(qū)間，可以采取以下幾種格式： （1）[] 空，利用模型對(duì)話(huà)框設(shè)置時(shí)間； （2）T_final 標(biāo)量，制定終止仿真時(shí)間； （3）[T_start T_final] 二元向量，指定仿真時(shí)間區(qū)間； （4）outputTimes 任何指定輸出時(shí)間記錄點(diǎn)的向量。 options MATLAB特定的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，具有最高優(yōu)先權(quán)，可以覆蓋模型參數(shù)對(duì)話(huà)框中的設(shè)置。 ut 賦給仿真對(duì)象數(shù)入口模塊的量，具有最高優(yōu)先設(shè)置，它是形為[t,u1,u2...]的數(shù)值矩陣，每個(gè)為時(shí)間序列或輸入序列。 Simulink與VC++6.0接口中的幾點(diǎn)問(wèn)題 根據(jù)自己在將Simulink與VC++6.0相結(jié)合過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)，在實(shí)際運(yùn)作過(guò)程中，需要注意以下幾點(diǎn)問(wèn)題： Solver的選擇 仿真要涉及常微分方程組的數(shù)值積分，為適應(yīng)計(jì)算的多樣性，Simulink提供了多種求解器。因此在解決具體的問(wèn)題時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇合適的求解器，并且設(shè)定合適的參數(shù)，以得到精確且迅速的仿真結(jié)果。比如： ode45 即Nonstiff微分方程式，應(yīng)用Runge-Kutta解法的中階解法；應(yīng)用最廣的ode23 即Nonstiff微分方程式，應(yīng)用Runge-Kutta解法之較低階的求解方式，誤差會(huì)比ode45多一點(diǎn)，但執(zhí)行的效率快 ；ode113 即Nonstiff微分方程式，應(yīng)用Adams-Bashforth-Moulton解法； ode15s 即stiff微分方程式之變階數(shù)求解方式，是一種數(shù)值差分法；ode23s 即stiff微分方程式之低階數(shù)求解方式，應(yīng)用修正的Rosenbrock二階解法；ode23t 即stiff微分方程式與dae三角形法整合求解方式 ode23tb 即stiff微分方程式之低階數(shù)求解方式。 對(duì)于ode45，通常適用于連續(xù)狀態(tài)模型，而對(duì)于剛性（stiff）系統(tǒng)，則需要采用如ode23s的剛性求解器。對(duì)于我們的可控整流電路故障模型，由于采用短路器模擬開(kāi)路現(xiàn)象，系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，所以在solver選擇時(shí)需要選擇剛性求解算法。 通過(guò)VC++編寫(xiě)的應(yīng)用程序采用引擎方式通過(guò)命令行仿真設(shè)置Solver只是改變了當(dāng)前仿真的Solver，默認(rèn)設(shè)定為Simulink中的仿真參數(shù)設(shè)定。比如對(duì)于可控整流電路故障診斷系統(tǒng)這一剛性系統(tǒng)，即便程序中選用了ode15s而默認(rèn)為ode45，則本次仿真確實(shí)使用ode15s求解，但仍然會(huì)報(bào)警說(shuō)應(yīng)該用剛性解法。不過(guò)對(duì)于剛性系統(tǒng)，ode45可不好用，因此從仿真效果（如耗時(shí)）上可以認(rèn)定程序中設(shè)定的剛性解法奏效了。 VC數(shù)據(jù)類(lèi)型與MATLAB數(shù)據(jù)類(lèi)型之間的轉(zhuǎn)換 使用VC++6.0與MATLAB通過(guò)引擎方式混合編程，不可避免地要在VC數(shù)據(jù)類(lèi)型與MATLAB數(shù)據(jù)類(lèi)型之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。一般來(lái)說(shuō)，可以使用memcpy進(jìn)行轉(zhuǎn)換。即通過(guò)mxGetPr（）獲取MATLAB數(shù)據(jù)類(lèi)型的指針，再調(diào)用memcpy，比如在命令行方式下設(shè)置仿真時(shí)間時(shí)可以如下處理： //設(shè)定仿真時(shí)間VC數(shù)據(jù)類(lèi)型àMATLAB數(shù)據(jù)類(lèi)型 double timespan[2]; timespan[0] = (double) m_fStartTime; timespan[1] = (double) m_fStopTime; T = mxCreateDoubleMatrix(1, 2, mxREAL); memcpy((char *) mxGetPr(T), (char *) timespan, 2*sizeof(double)); engPutVariable(ep, "T ", T); // MATLAB數(shù)據(jù)類(lèi)型àVC數(shù)據(jù)類(lèi)型 double test[2]; memcpy((char*)test, (char*)mxGetPr(T), 2*sizeof(double)); |
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