取長補短：Simulink與VC++6.0介面比較(轉)

取長補短：Simulink與VC++6.0介面比較(轉)[@more@]Simulink與VC應用程式介面一個顯著的特點就是Simulink模擬必須依賴於 MATLAB系統，目前為止，MATLAB提供引擎方式將Simulink同VC應用程式的程式設計結合起來。要透過引擎方式將Simulink與VC結合起來首先要掌握VC與MATLAB透過引擎方式混合程式設計以及Simulink命令列模擬兩方面的內容。

MATLAB引擎方式函式庫

MATLAB引擎函式庫是MATLAB提供引擎方式介面的一系列程式的集合，它允許使用者用自己的C/C++語言或FORTRAN語言應用程式中對MATLAB進行呼叫，將MATLAB作為一個計算引擎使用，讓其在後臺執行，完成複雜的矩陣計算，簡化前臺使用者程式設計的任務。

在使用者啟動MATLAB引擎時，相當了啟動了另外一個MATLAB程式並在後臺執行。應用程式透過MATLAB引擎函式庫中提供的函式完成與MATLAB引擎之間進行資料交換和命令傳送的任務。MATLAB引擎函式庫總共提供了13個 C語言的引擎函式，它們均在標頭檔案engine．h中予以說明，所以在使用它們時，必須對該標頭檔案進行包含。下面簡要介紹引擎庫中的六個基本庫函式：

(1) engOpen

功能：啟動MATLAB引擎。

語法：Engine* engOpen(const char* startcmd)；

其中，startcmd為一字串，用於啟動MATLAB程式。在Windows中，startcmd必須為NULL。

(2) engClose

功能：退出MATLAB引擎。

語法：int engClose(Engine* ep)；

其中，ep是Engine型別的指標。EngClose發出退出MATLAB命令，成功時返回0，否則返回l。

(3) engEvalString

功能：執行一個用字串表示的MATLAB表示式。

語法：int engEvalString(Engine* ep, const char* string)；

其中，string是命令字串，該字串必須是一個合法的MATLAB表示式。凡可在MATLAB命令視窗中執行的命令均可以字串形式執行。

(4) engGetArray

功能：從MATLAB的工作空間中複製一個變數。

語法：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中讀取使用引數name指定的mxArray結構體的內容，正確返回時其返回值為一指向新分配的mxArray結構體物件的指標，否則為NULL。 (5) engPutArray

功能：將mxArray結構體型別變數放入MATLAB的工作空間中。

語法：int engPutArray(engine* ep, const mxArray* mp)；

其中，mp為mxArray結構體物件的指標。engPutArray將一個 mxArray結構體型別的變數寫入引擎ep。如果當前程式的工作空間中不存在指定的mxArray結構體，則函式會自動建立。若有同名的mxArray 結構體存在，它將被這一新的mxArray結構體取代。

(6) engOutPutBuffer

功能：確定存放MATLAB輸出結果的緩衝區域。

語法：int engOutputBuffer(Engine* eP，char* p，int n)；

使用engOutputBuffer，使用者可以為引擎指標ep所指向的引擎設定一個輸出緩衝區，將MATLAB輸出到螢幕上的內容儲存在其中，其長度由引數n確定，位置由字元指標p來確定。

VC++6．0整合環境中建立MATLAB引擎程式的方法

第一步，建立專案工程。啟動VC++6.0整合環境，選擇File下拉式選單中的 New選項，可有三種型別的應用程式建立工程選擇．分別為MFC AppWizard(exe)、Win32Application和Win32conso1e Application。選擇其中一種，在Project name編輯框中輸入專案名，按照專案嚮導完成專案工程建立。

第二步，設定編譯環境。選擇下拉式選單Tools中的選單項Options，選擇其中的Directories屬性頁，在其中的Show directories下拉式選項框中分別選擇Include Files和Library Files，在下部的編輯框中透過瀏覽分別新增如下路徑：Include Fiels：MATLAB根目錄externinclude

MATLAB根目錄externincludecpp

Library Fiels：MATLAB根目錄externlib

MATLAB根目錄externinclude

第三步，設定專案連線選項。選擇選單Project中的子選單Settings，選擇其中的屬性頁Link，在其中的Catogery下拉式選項框中選擇Input．在下部的Object Library modules編輯框中填寫：libeng.lib、libmx.1ib和libmat.1ib。（具體用到什麼庫由你的應用決定）

第四步，加入引擎標頭檔案。在準備使用MATLAB引擎的類的cpp檔案中，加入“#include “engine．h””語句，並且在以後建立的要使用MATLAB引擎的類中也注意加入上述語句。

當完成以上述四步工作後，使用者就可以在VC++中對MATLAB引擎程式進行編譯和除錯了。

Simulink的命令列模擬方式

一般情況下，Simulink是類似框圖圖形化的模擬方法；而在透過引擎方式將 Simulink同VC相結合時，模擬的每個操作是透過呼叫engEvalString執行一個用字串表示的MATLAB表示式(Simulink模擬命令)來實現的。因此，要掌握Simulink&VC混合程式設計，首先需要掌握Simulink的命令列模擬方式：

[t,x,y]=sim('modelname')

利用對話方塊引數進行模擬，返回輸出矩陣；

[t,x,y]=sim('modelname', timespan, options, ut)

利用輸入引數進行模擬，返回輸出矩陣；

[t,x,y1,y2,...yn]=sim('modelname', timespan, options, ut)

利用輸入引數進行模擬，返回逐個輸出；

引數說明：

'modelname' 執行的模型名（不包含副檔名），必須在MATLAB的搜尋路徑上。

timespan 指定模擬的時間區間，可以採取以下幾種格式：

（1）[] 空，利用模型對話方塊設定時間；

（2）T_final 標量，制定終止模擬時間；

（3）[T_start T_final] 二元向量，指定模擬時間區間；

（4）outputTimes 任何指定輸出時間記錄點的向量。

options MATLAB特定的一種資料結構，具有最高優先權，可以覆蓋模型引數對話方塊中的設定。

ut 賦給模擬物件數入口模組的量，具有最高優先設定，它是形為[t,u1,u2...]的數值矩陣，每個為時間序列或輸入序列。

Simulink與VC++6.0介面中的幾點問題

根據自己在將Simulink與VC++6.0相結合過程中的經驗，在實際運作過程中，需要注意以下幾點問題：

Solver的選擇

模擬要涉及常微分方程組的數值積分，為適應計算的多樣性，Simulink提供了多種求解器。因此在解決具體的問題時，應當選擇合適的求解器，並且設定合適的引數，以得到精確且迅速的模擬結果。比如：

ode45 即Nonstiff微分方程式，應用Runge-Kutta解法的中階解法；應用最廣的ode23 即Nonstiff微分方程式，應用Runge-Kutta解法之較低階的求解方式，誤差會比ode45多一點，但執行的效率快 ；ode113 即Nonstiff微分方程式，應用Adams-Bashforth-Moulton解法； ode15s 即stiff微分方程式之變階數求解方式，是一種數值差分法；ode23s 即stiff微分方程式之低階數求解方式，應用修正的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求解方式。

對於ode45，通常適用於連續狀態模型，而對於剛性（stiff）系統，則需要採用如ode23s的剛性求解器。對於我們的可控整流電路故障模型，由於採用短路器模擬開路現象，系統為剛性系統，所以在solver選擇時需要選擇剛性求解演算法。

透過VC++編寫的應用程式採用引擎方式透過命令列模擬設定Solver只是改變了當前模擬的Solver，預設設定為Simulink中的模擬引數設定。比如對於可控整流電路故障診斷系統這一剛性系統，即便程式中選用了ode15s而預設為ode45，則本次模擬確實使用ode15s求解，但仍然會報警說應該用剛性解法。不過對於剛性系統，ode45可不好用，因此從模擬效果（如耗時）上可以認定程式中設定的剛性解法奏效了。

VC資料型別與MATLAB資料型別之間的轉換

使用VC++6.0與MATLAB透過引擎方式混合程式設計，不可避免地要在VC資料型別與MATLAB資料型別之間進行轉換。一般來說，可以使用memcpy進行轉換。即透過mxGetPr（）獲取MATLAB資料型別的指標，再呼叫 memcpy，比如在命令列方式下設定模擬時間時可以如下處理：

//設定模擬時間VC資料型別àMATLAB資料型別

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資料型別àVC資料型別

double test[2];

memcpy((char*)test, (char*)mxGetPr(T), 2*sizeof(double));