LabVIEW與MATLAB混合編程

摘要：結(jié)合實例詳細介紹了LabVIEW通過ActvieX自動化技術(shù)與MATLAB進行混合編程，達到了利用MATLAB優(yōu)化算法庫的目的。將LabVIEW與MATLAB有機結(jié)合，是一條開發(fā)智能虛擬儀器的有效途徑。

LabVIEW建立在易于使用的圖形數(shù)據(jù)流編程語言——G語言上，大大簡化了過程控制和測試軟件的開發(fā)。MATLAB以其強大的科學計算功能、大量穩(wěn)定可靠的算法庫，已在為數(shù)學計算工具方面事實上的標準。但才者各有欠缺，利用混合編程可以相互補充。

MATLAB是MathWorks公司開發(fā)的“演算紙”式的程序設計語言。它提供了強大的矩陣運算和圖形處理功能，編程效率高，幾乎在所有的工程計算領(lǐng)域都提供了準確、高效的工具箱。但MATLAB也有不足之處，例如界面開發(fā)能力較差，并且數(shù)據(jù)輸入、網(wǎng)絡通信、硬件控制等方面都比較繁瑣。

美國NI公司推出的LabVIEW語言是一種非常優(yōu)秀的面向?qū)ο蟮膱D形化編程語言。LabVIEW是實驗室虛擬儀器集成環(huán)境（Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench）的簡稱，是一個開放型的開發(fā)環(huán)境，使用圖標代替文本代碼創(chuàng)建應用程序，擁有大量與其它應用程序通信的VI庫。例如LabVIEW使用自動化ActiveX、DDE和SQL，可與其它Windows應用程序集成；使用DataSocket技術(shù)、Web Server、TCP/IP和UDP網(wǎng)絡Vis，與遠程應用程序通信。在對硬件的支持方面，LabVIEW集成了與GPIB、VXI、PXI、RS-232/485、PLC和插入式數(shù)字采集設備等進行數(shù)據(jù)通信的全部功能。在LabVIEW下開發(fā)的程序稱為虛擬儀器VI（Virtual Instrument），因為其外形和操作可以模擬實際的儀器。在對各種算法的支持方面，LabVIEW的工具箱非常有限，這就限制了大型應用程序的快速開發(fā)。

鑒于LabVIEW和MATLAB的優(yōu)點，本文介紹了通過ActiveX技術(shù)，在LabVIEW(Ver6.1)中調(diào)用和操作MATLAB（Ver6.5）的方法，實現(xiàn)LabVIEW和MATLAB的混合編程，充分發(fā)揮兩者的優(yōu)勢。

圖1

1 基本原理

ActiveX自動化是基于組件對象模型COM（Component Object Model）的技術(shù)，允許應用程序或組件控制另一個應用程序或組件的運行，它包括自動化服務器和自動化控制器。MATLAB支持ActiveX自動化技術(shù)。通過使用MATLAB自動化服務器功能，可以在其它應用程序中執(zhí)行MATLAB命令，并與MATLAB的工作空間進行數(shù)據(jù)交換。因此可以借助這一特性，把LabVIEW與MATLAB結(jié)合，充分利用MATLAB提供的大量高效可靠的算法和LabVIEW的圖形化編程能力，混合開發(fā)出功能強大的應用軟件。

2 應用舉例

在混合編程中，通常用LabVIEW設計用戶圖形界面，負責數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡通信；MATLAB在后臺提供大型算法供LabVIEW調(diào)用。

2.1 方法一：使用MATLAB Script節(jié)點

為了簡化調(diào)用過程，LabVIEW提供了MATLAB Script節(jié)點。LabVIEW使用ActiveX技術(shù)執(zhí)行該節(jié)點，啟動一個MATLAB進程。這樣用戶就可以很方便地在自己的LabVIEW應用程序中使用MATLAB，包括執(zhí)行MATLAB命令、使用功能豐富的各種工具箱，如神經(jīng)網(wǎng)絡工具箱（Neural Network Toolbox）、優(yōu)化工具箱（Optimization Toolbox）。值得注意的是：LabVIEWgn MATLAB之間的數(shù)據(jù)通信僅支持Real、RealVector、RealMatrix、Complex、VectorComplex、Matrix六種格式的數(shù)據(jù)，且必須根據(jù)具體情況進行選擇。

當開發(fā)涉及工業(yè)控制的應用程序時，常常由于控制參數(shù)的非線性變化，而無法建立合適的模型。由于此類問題，神經(jīng)網(wǎng)絡提供了一條有效的解決途徑。

在LabVIEW開發(fā)環(huán)境下新建一個三層BP神經(jīng)網(wǎng)絡的VI程序，程序框圖見圖1。網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)部分主要設置隱層（Hidelay）神經(jīng)元的個數(shù)、傳遞函數(shù)（Transfer Function）以及網(wǎng)絡訓練算法（Algorithm）。經(jīng)過樣本數(shù)據(jù)（Training Data）訓練過的網(wǎng)絡，即可進行仿真測試了。MATLAB腳本程序可以在MATLAB環(huán)境下調(diào)試，再使用MATLAB Script節(jié)點導入MATLAB腳本；也可以直接在MATLAB Script節(jié)點中編寫。位于Function

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