基于数据库的LabVIEW与Matlab混合编程及其实现.pdf

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1、7 0 测控技术)2 0 0 7 年第2 6 卷第2 期基于数据库的L a b V I E W 与M a t l a b 混合编程及其实现徐峰，何黎明，田作华(上海交通大学自动化系，上海2 0 0 2 4 0)摘要：介绍了在L a b V I E W 中实现与数据库通信的几种方法，以及L a b V I E W 和M a t l a b 混合编程的几种实现途径。并以配方优化系统为背景，利用D L L 技术和A c t i v e X 技术在L a b V I E W+M y S Q L+M a t l a b 构架下实现线性规划算法，为在L a b V I E W 环境下解决基于数据库的复杂算

2、法提供了一种实现途径。关键词：L a b V I E W；M a t l a b；M y S Q L；线性规划中图分类号：T F 3 1 1文献标识码：A文章编号：1 0 0 0 8 8 2 9(2 0 0 7)0 2 0 0 7 0 0 3F o r m u l a t i o nO p t i m i z a t i o n 啊t hM a t l a ba n dL a b V I E WB a s e do nD a t a b a s ex uF e n g，H EL i m i n g，T I A NZ u o-h u a(D e p a r t m e n to fA u t o

3、 m a t i o n，S h a n g h a iJ i a o t o n gU n i v e r s i t y，S h a n g h a i2 0 0 2 4 0，C h i n a)A b s t r a c t：S o m em e t h o d so fd a t a b a s eo p e r a t i n gi nL a b V l E Wa r cd e s c r i b e d，a n dt h r e ek i n d so fs o l u t i o ni nc o n s t r u c t i n gv i r t u a li n s t r

4、u m e n tu s i n gM a t l a ba r ea l s op r o v i d e d H o wt or e a l i z el i n e a rp r o g r a m m i n gu n d e rt h et r u s so fL a b V I E W+M y S Q L+M a t l a bi si n t r o d u c e d，a n dt h i sr e a l i z a t i o nw i Hd e f i n i t e l yp m v i d eaw a yt os o l v e8 0 m ec o m p l e x

5、a l g o r i t h md e p e n d i n go nd a t a b a s ei nL a b V I E W K e yw o r d s：L a b V I E W；M a d a b；M y S Q L；l i n e a rp r o g r a m m i n gM a f l a b 是以矩阵运算为基础的一种数学软件。L a b V I E W是美国国家仪器公司推出的一种图形化虚拟仪器开发环境，将L a b V I E W 与M a t l a b 相结合，可以开发出功能大的工业监控软件H o。同时许多复杂的算法又牵涉到大量的数据，这要求在L a b V

6、I E W 中与数据库交互。本研究以配方优化系统为背景，在L a b V I E W 环境下解决了目标规划问题，并探讨了基于数据库的L a b V I E W 和M a d a b 混合编程的方法，为在L a b V I E W 下解决基于数据库的复杂算法提供了一条有效地实现途径。1L a b V I E W 中的数据库访问技术在监控系统开发中，一个重要的内容就是对实时采集数据进行存储和分析，这涉及到对数据库系统的操作。L a b V I E W 提供了多种方法可以实现系统与数据库的交互：利用M i c r o s o f tA D O 技术来访问数据库。该技术要求数据库能够作为O L ED

7、B 的数据提供者。M i c r o s o f tA c c e s s、M i-c m s o f tS Q LS e r v e 等都可以用这种方法来访问。但是使用这种方法有两个缺点，首先不是所有的数据库支持O L ED B，如M y S Q L 数据库。其次它要求服务器进程在前台运行，效率较低。利用L a b V I E W 的D a t a b a s eC o n n e c t i v i t y 工具包。该工具包提供M i c r o s o f t 的A D O 连接。这种方法的优点是简单，可靠，但缺乏灵活性，工具包要额外购买。利用中间文件存取数据。就是把数据写入一个文件中，

8、在需要时通过外部程序把数据导入到数据库中。这种方法简单收稿日期：2 0 0 6 0 4 0 4作者简介：徐峰，硕士，专业为控制理论、控制工程；田作华，教授，博士生导师。灵活，但是工作量较大。利用数据库提供的A P I 编写动态链接库。这种方法直接高效，是一种通用的方法。D L L 是一种可被应用程序共享的程序模块，其中封装了一些可以被共享的例程和资源，它具有良好的移植性和兼容性。在L a b V l E W 种使用C L V(c a l ll i b r a r yf u n c t i o n)节点可以方便、快速地通过D L L 中的函数访问数据库。M y S Q L 是一个多用户、多线程的

9、S Q L 数据库服务器，主要特点就是快速、健壮和易用，而且它是完全免费的数据库。M y S Q L 的c 语言A P I 提供了5 0 个用来操作数据库的函数。由于这些函数使用了m y s q l h 中自定义的某些数据类型，而且完成一个实际的功能，往往要组合使用其中的好多函数，使得直接使用很不方便。所以要对这5 0 个函数进行封装旧j。对于M y S Q L 这样的数据库，动态链接库是一种合适的方法。因为M y S Q L 没有提供A D O 组件，但它却有很健全的A P I 接口来实现D L L。使用L a b V l E W 的C L F 可以方便地调用动态链接库。2实现L a b V

10、 I E W 与M a t l a b 的混合编程实现L a b V I E W 和M a d a b 的混合编程主要有以下几种方法：利用L a b V l E W 的M a d a b 脚本功能模块。在L a b V I E W 中使用F u n c t i o n 选项板的M a t h e m a t i c s F o r m u l a 子选项板上的M a t 1 a b 脚本节点就可以调用M a t l a b 中的命令，就好像是在l a b-V I E W 中编写M 文件，十分简单。它的缺点是必须保持M a d a b进程处于运行状态，所以运行效率低。利用M a d a b 提供

11、的C O M B U I L D E R 工具，通过M 文件制作与M a t l a b 环境无关的C O M 组件，在目标机上注册后，使用L a b V l E W 中的A c t i v e X 模块来操作该组件。它的优点是可以脱离M a d a b 环境，运行的效率比较高。缺点是对一些L a b V I E W 中的数据结构的支持不够完善。万方数据基于数据库的L a b V l E W 与M a d a b 混合编程及其实现7 l 利用L a b V I E W 的A c t i v e X 函数模板。在这种方法中，M 砒a b 作为A c t i v e X 自动化服务器，在L a b

12、 V I E W 中通过参考(r e f n u m)来调用M a d a bA c t i v e X 提供的接口函数与M a f l a b 进行交互。虽然这种方法也要启动M a d a b 进程来完成运算，但是它对M a t l a b 有更强的控制能力，如随时打开和关闭M a f l a b，隐藏任务栏中的M a t l a b 图标，与M a t l a b 进行字符数组传输，这些都是M a t l a bS c r i p t 节点所不具有的H J。而且它的设置简单清晰，配方优化系统使用的就是这种方法。3 配方优化系统的实现3 1 配方优化的概念及算法在饲料产品的生产过程中，有多种

13、备选的原料，在满足成品营养配比的前提下通过对原料的运筹使成本最低，这就是配方优化。各种原料的价格是随着市场变化而波动的，在选用原料的时候不仅要考虑价格的因素，同时原料的库存、品质、营养成分的比例等都是要考虑的因素。这类目标规划问题被称为配方优化问题。配方优化问题在企业的生产过程中是十分有意义的，它可以降低成本，控制库存。由上分析可知，配方优化算法的实质就是一个有约束的目标规划问题，数学建模如下：s tM i n=C l 茗l+C 2 x 2+C。髫。0 t L f|A=-雎：岭I n8 柚其中，托为各种原料(1 i n)；厶为瓤的库存限制；C；为原料毪对应的价格；巩为在原料中R，营养成分的比例

14、(1 白)；冠为配方对各种营养成分的要求。这是一个典型的目标规划问题，化为标准问题时由于要求A X。r e f n u m 一 A u t o m a t i o nR e f n u m，添加一个自动化控制器，右键在弹出的S e l e c tA c t i v e XC l a s s 中找到M a t l a bA p p l i c a t i o nT y p eL i b r a r y7 0，在其中选择M a f l a b A p-p l i c a t i o n 7。选择好M a t l a b 自动化控制器后就可以使用它提供的方法调用M a t l a b 自动化服务器，

15、此A c t i v e X 共提供了8 个函数，本研究用到以下3 个函数 J：s r r RE x e c u t e(i n B S T RC o m m a n d)。该方法调用M a f l a b执行一个合法的M a t l a 5 命令，其输入参数C o m m a n d 为字符串类型变量，表示一个合法的M 稚a b 命令。)V o i dP u t F u l l M a t r i(i n B S T RN a m e，i n B S T RW o r k s p a c e，i n S A F E A R R A Y(d o u b l e)+p r，i n S A F E

16、 A R R A Y(d o u b-l e)*p i)。此方法向指定的M a t l a b 工作空间中设置一维或二维数组。N a m e 输入矩阵的名字，如果传递的数据为实数型，p i 也必须传送，并且p i 的内容必须为零，而不能为空，否则将出现参数不匹配的错误。v o i dG e t F u l l M a t r i x(i n B S T RN a m e，i n B S T RW o r k s p a c e，i n，o u t S A F E A R R A Y(d o u b l e)8p r，i n，o u t S A F E A R-R A Y(d o u b l e

17、)4p i)。使用G e t F u l l M a t r i x 方法，L a b V I E W 从指定的M a t l a b 工作空间中获取一个数组。N a m e 为数组名，W o r k s p a c e 为M a f l a b 的搜索空间，即类似于当前路径的概念。b a s e 是其默认的当前空间。p r 为返回矩阵的实部，p i 为其虚部。在本程序中，向M a t l a b 的空间中传送，A，b，口。4 个矩阵，就要调用4 次P u t F u l l M a t f i x()函数，然后调用e x e c u t e 命令来执行，e x e c u t e 的N a

18、m e 参数就是M a t l a b 中的命令，这里，当没有库存约束时使用X=l i n p r o g(f，A，b，z e r o s(3，1)；有库存约束时则使用x=l i n p r o g(f，A，b，z e r o s(3，1)，u b)；最后调用G e t F u l l M a t r i x 功能模块来得到计算结果，由于M a t l a b 返回的值是变体类型，所以要通过V a r i a n tt oD a t a 模块转换成向量的形式。最后以，A，b，U 6，s t o r e l i m i t e d(是否考虑库存限制)为输入，以最优值髫，计算时间为输出做成配方优化

19、s u b V I，将在L a b V I E W 主程序中调用。(3)利用L a b V I E W 完成交互界面。界面上主要有原料信息，计算结果和使用时间等的显示以及一些约束条件的选择。当主程序开始时，它将自动调用动态链接库函数G e t R o w N u m b e r 和G e t C u r r e n t R e c o r d，得到所有的原料信息，并将信息显示在表上，用户可以根据情况，选择部分或所有的原料来参加最优化运算，当按下“开始运算”时程序调用配方最优化s u b V I 进行计算。最后界面上将会显示在所选原料范围内的一个最优方案和单位产品的成本，并且把此种方案下的成品营

20、养比例与要求比例作对比。得到最优结果后就可以调用S a v e R e s u l t 把结果存入数据库。接下来就可以在L a b V I E W 中进行生产。算法界面如图2 所示。4 结束语在L a b V I E W 环境下，使用C a l lL i b r a r yF u n c t i o nN o d e 模块利用外界的D L L 来调用M y S Q L 的C 语言A P I 从而与数据库通信，这种方式快速、高效。在L a b V I E W 中通过A c t i v e X 技术利用M a t l a b 自动化服务器来完成最优化计算避免了自己编写算法，可以加快开发速度。使用证

21、明，利用D L L 和A c t i v e X 技术在L a b V I E W+M y S Q L+M a t l a b 构架下实现的配方优化算法可以很好地解决配料生产中的目标规划问题，本研究中目标规划算法的实现也为在L a b V I E W 环境下解决基于数据库的复杂算法提供了一条良好的途径。图2 算法界面参考文献：1 陈伟基于M a f l a b 的R F 系统阻抗匹配设计 J 微机算机信息，2 0 0 6，(1 1)2 陈金平L a b V I E W 与M a t l a b 接口的方法 J 自动化仪表，2 0 0 4，(3)3 袁渊M y S Q L 数据库接口的V C 实

22、现与应用 J 电脑知识与技术，2 0 0 5，(2)4 张志涌精通M a t l a b 6 5 M 北京：北京航空航天大学出版社，2 0 0 3 旬3 5 裴锋，杨万生L a b V I E W 与M a f l a b 的混合编程 J 电子技术应用，2 0 0 4，(3)6 李鹰，黄海荣，田作华一种L a b V I E W 和数据库的接口设计方法 J 计算机工程，2 0 0 0，(7)7 杨乐平，李海涛，肖相生L a b V I E W 程序设计与应用 M 北京：电子工业出版社，2 0 0 1 口(上接第6 6 页)7结束语经过以上对E L M C 软件实时调度算法的分析，在E L M

23、C 中采用R M 调度算法是可行的。在实际的E L M C 软件设计中，也采用了这种调度算法。经实现验证，最终的E L M C 能实时完成任务集中的各项任务，能可靠地将供电控制与管理系统的调度周期提高到预定的目标，为整个供电系统控制与管理系统的实时可靠准确运行奠定了坚实的基础。参考文献：1 K r i s h n aCM，S h i nKG 实时系统 M 戴琼海译北京：清华大学出版社，2 0 0 4 2 王永炎，王强，等基于优先级表的实时调度算法及其实现 J 软件学报，2 0 0 4，1 5(3)：3 6 0 3 7 0 3 尹江会刘捷，等实时系统中传统调度方式的一种改进方法 J 计算机工程与

24、应用，2 0 0 5，4 1(6)：7 2 7 4 4 杨科峰，邵时嵌入式实时系统调度策略 J 计算机应用研究，2 0 0 1，1 8(8)：3 1 3 4 口万方数据基于数据库的LabVIEW与Matlab混合编程及其实现基于数据库的LabVIEW与Matlab混合编程及其实现作者：徐峰，何黎明，田作华，XU Feng，HE Li-ming，TIAN Zuo-hua作者单位：上海交通大学,自动化系,上海,200240刊名：测控技术英文刊名：MEASUREMENT&CONTROL TECHNOLOGY年，卷(期)：2007，26(2)被引用次数：2次 参考文献(7条)参考文献(7条)1.陈伟

25、基于Matlab的RF系统阻抗匹配设计期刊论文-微计算机信息 2006(11)2.陈金平 LabVIEW与Matlab接口的方法期刊论文-自动化仪表 2004(03)3.袁渊 MySQL数据库接口的VC实现与应用期刊论文-电脑知识与技术 2005(02)4.张志涌 精通Matlab6.5 20035.裴锋.杨万生 LabVIEW与Matlab的混合编程期刊论文-电子技术应用 2004(03)6.李鹰.黄海荣.田作华 一种LabVIEW和数据库的接口设计方法期刊论文-计算机工程 2000(07)7.杨乐平.李海涛.肖相生 LabVIEW程序设计与应用 2001 相似文献(10条)相似文献(10条

26、)1.期刊论文 李能禾.成谢锋.LI Neng He.CHENG Xie Feng 基于LabVIEW与MATLAB的心音检测与小波去噪-微型机与应用2010,29(1)介绍了在LabVIEW环境中用声卡采集心音信号.利用MATLAB script节点进行小波去噪的方法.方法充分利用了LabVIEW灵活的图形编程及MATLAB的数学计算能力,实现优势互补,弥补了传统心音检测仪的不足,提高了编程效率,且便于实现,是研究心音信号的有效途径.2.期刊论文 张子林.李群湛.刘航.徐文娟.ZHANG Zi-lin.LI Qun-zhan.LIU Hang.XU Wen-juan 基于Matlab/Sim

27、ulink和Labview的闪变测量研究-大功率变流技术2010,(3)闪变是评定电能质量的重要指标之一,它反映了电压波动引起的灯光闪烁对人视感产生的影响和电网的供电电压质量,因此,闪变测量研究实用性强.本文讨论了基于国际电工委员会(IEC)设计规范的闪变仪测量原理,并建立了闪变测量仿真模型.通过Matlab/Simulink和Labview的结合,对该模型进行了仿真,仿真结果满足IEC标准.3.期刊论文 张晖.郑炜.ZHANG Hui.ZHENG Wei LabVIEW与MATLAB混合编程的实现-电脑知识与技术2010,06(15)LabVIEW和MATLAB的混合编程,通过LabVIEW

28、专有程序接口调用MATLAB实现.LabVIEW设计用户图像界面,负责数据采集;MATLAB在后台提供大型算法供LabVIEW调用,其程序的调用方法,可使用MATLAB Script节点或ActiveX函数模板.4.期刊论文 吕品品.付强.Lv Pinpin.Fu Qiang LabVIEW与Matlab在雷达信号仿真中的应用-火控雷达技术2010,39(2)随着计算机仿真技术日趋成熟,雷达的模拟技术也有了长足的发展.结合LabVIEW优越的界面设计能力和Matlab软件强大的数值分析功能,将LabVIEW和MATLAB混合编程技术应用于雷达系统仿真,该方法既能提供良好的计算机用户操作界面,又

29、具有很强的雷达信号处理能力.仿真结果表明这种混合编程比较适合用于以Matlab仿真为核心的雷达系统仿真平台的开发.5.期刊论文 姚世锋.薛德庆.张彦斌.蔡继军.YAO Shi-feng.XUE De-qing.ZHANG Yan-bin.CAI Ji-jun LabVIEW与Matlab的混合编程-兵工自动化2005,24(6)LabVIEW和Matlab的混合编程,通过LabVIEW专有程序接口调用MATLAB实现.其中,LabVIEW设计用户图形界面,负责数据采集;Matlab在后台提供大型算法供LabVIEW调用.其程序的调用方法,可使用Matlab Script节点,或ActiveX函

30、数模板.6.期刊论文 袁培铎.YUAN Pei-duo 基于Labview与Matlab混合编程的应用研究-机械制造与自动化2007,36(6)介绍了Labview与Matlab混合编程的方法,通过两个实例,介绍了利用Matlab script节点实现混合编程的应用.Labview与Matlab编程软件的结合运用,可实现优势互补,有利于控制系统程序的仿真,提高编程效率,也是一条开发智能虚拟仪器的有效途径.7.期刊论文 胡昌明 基于MATLAB和LabVIEW的ERT成像系统-科协论坛（下半月）2010,(6)电阻率层析成像(ERT)是新近发展起来的结构健康监测(SHM)中的一种可视性检测技术.

31、本文中所述的系统在控制和采集上采用LabVIEW,同时在算法上采用MATLAB,通过混合编程将两个过程同步执行,实现了更高的灵活性.8.期刊论文 仇成群.QIU Chengqun 基于LabVIEW和MATLAB设计的虚拟仪器-制造技术与机床2008,(10)虚拟仪器编程软件LabVIEW结合计算功能强大的MATLAB将大大提高虚拟仪器的设计功能.专业工具箱是MATLAB的特色,功能强大.在虚拟编程软件LabVIEW中结合MATLAB工具箱就能够设计出独具特色的虚拟仪器.分析了LabVIEW中如何调用MATLAB脚本节点以及MATLAB工具箱的应用.还给出了MATLAB在LabVIEW设计机器

32、人六维腕力传感器系统的动态标定虚拟仪器中的应用,表明了MATLAB工具软件使LabVIEW设计虚拟仪器更为方便有效.9.学位论文 宋凡峰 基于LabVIEW与MATLAB的现代光测图像处理系统 2007 现代光测技术是近年来发展起来的一种新技术，它可用于物体的粗糙度测定、变形测量和振动分析。现代光测技术主要包括全息干涉、云纹干涉和散斑干涉。本文基于LabVIEW与MATLAB开发了现代光测数字散斑图像处理系统，首次把虚拟仪器技术引入现代光测领域。系统基于数字散斑干涉技术，在LabVIEW环境下进行图像采集，并调用MATLAB实现图像处理。系统可扩展应用于全息和云纹干涉测量。本文的主要研究工作包

33、括：（1）在现代光测领域引入虚拟仪器技术，建立光测虚拟仪器系统，实现图像的采集和处理；（2）研究空域和频域的滤波技术，提出处理现代光测图像的最佳滤波方法，得到高质量的图像处理结果。10.期刊论文 周惠.韩焱.ZHOU HUI.HAN YAN LabVIEW和MATLAB在水声信号处理中的应用-微计算机信息2007,23(22)本文结合LabVIEW虚拟仪器开发平台和MATLAB软件强大的数值分析功能的优点,利用LabVIEW和MATLAB混合编程技术应用于水声信号处理,该方法既能提供良好的计算机用户图形界面,又具有很强的水声信号处理能力,仿真结果表明了该方法的有效性.引证文献(2条)引证文献(2条)1.蒋薇.夏连胜 基于LabWindows/CVI的数据库与Matlab混合编程及实现期刊论文-信息与电子工程 2007(4)2.王兴双 大型泵站现场测试数据采集与分析虚拟仪器系统研发学位论文硕士 2007 本文链接：http:/