固体界面传热自动测量系统软件 毕业论文 - 图文(5)

上海第二工业大学本科毕业设计（论文）

代科技应用软件MATLAB。经过多年的国际竞争，MATLAB 已经占据了数值型软件市场的主导地位。

时至今日，经过Math Works公司的不断完善，MATLAB已经发展成为适合多学科、多种工作平台的功能强劲的大型软件。在国外，MATLAB已经经受了多年考验。在欧美等高校，MATLAB已经成为线性代数、自动控制理论、数理统计、数字信号处理、时间序列分析、动态系统仿真等高级课程的基本教学工具；成为攻读学位的大学生、硕士生、博士生必须掌握的基本技能。在设计研究单位和工业部门，MATLAB被广泛用于科学研究和解决各种具体问题。

（2） MATLAB的语言特点

①语言简洁紧凑，使用方便灵活，库函数极其丰富。MATLAB程序书写形式自由，利用其丰富的库函数避开繁杂的子程序编程任务，压缩了一切不必要的编程工作。由于库函数都由本领域的专家编写，用户不必担心函数的可靠性。可以说，用MATLAB进行科技开发是站在专家的肩膀上。

②运算符丰富。由于MATLAB是用C语言编写的，MATLAB提供了和C语言几乎一样多的运算符，灵活使用MATLAB的运算符将使程序变得极为简短，具体运算符见附表。

③MATLAB既具有结构化的控制语句（如for循环、while循环、break语句和if语句），又有面向对象编程的特性。

④语法限制不严格，程序设计自由度大。例如，在MATLAB里，用户无需对矩阵预定义就可使用。

⑤程序的可移植性很好，基本上不做修改就可以在各种型号的计算机和操作系统上运行。

⑥MATLAB的图形功能强大。在FORTRAN和C语言里，绘图都很不容易，但在MATLAB里，数据的可视化非常简单。MATLAB还具有较强的编辑图形界面的能力。

⑦MATLAB的缺点是，它和其他高级程序相比，程序的执行速度较慢。由于MATLAB的程序不用编译等预处理，也不生成可执行文件，程序为解释执行，所以速度较慢。

⑧功能强劲的工具箱是MATLAB的另一重大特色。MATLAB包含两个部分：核心

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部分和各种可选的工具箱。核心部分中有数百个核心内部函数。其工具箱又可分为两类：功能性工具箱和学科性工具箱。功能性工具箱主要用来扩充其符号计算功能、图示建模仿真功能、文字处理功能以及与硬件实时交互功能。功能性工具箱能用于多种学科。而学科性工具箱是专业性比较强的，如control、toolbox、signal processing toolbox、communication toolbox等。这些工具箱都是由该领域内的学术水平很高的专家编写的，所以用户无需编写自己学科范围内的基础程序，而直接进行高、精、尖的研究。下表列出了MATLAB的核心部分及其工具箱等产品系列的主要应用领域。

⑨源程序的开放性。开放性也许是MATLAB最受人们欢迎的特点。除内部函数以外，所有MATLAB的核心文件和工具箱文件都是可读可改的源文件，用户可通过对源文件的修改以及加入自己的文件构成新的工具箱。

3.2 Simulink的简单介绍

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

在MATLAB命令窗口中输入Simulink，桌面上出现一个称为Simulink

Library Browser的窗口，在这个窗口中列出了按功能分类的各种模块的名称。下图展示了打开Simulink的操作。

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图3-3 Simulink

SIMILINK模块库按功能进行分类，包括以下8类子库： Continuous（连续模块） Discrete（离散模块）

Function&Tables（函数和平台模块） Math（数学模块） Nonlinear（非线性模块）

Signals&Systems（信号和系统模块） Sinks（接收器模块） Sources（输入源模块）

当然，在我们现在所用的Matlab版本中Simulink库中，还有Commonly Used Blocks，User-Defined Functions,Aditional Math&Discrete等模块，这些是用户常用模块以及用户自定义以及自行添加的模块，使操作更加方便，更加人性化。

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3.3 dSPACE介绍

dSPACE 是德国的一家国际性高科技公司，成立于 1988 年。公司除在德国 Paderborn 设有总部以外，在美国的麻省还设有分部。目前，公司的主要产品方向：为控制工程项目的开发和测试提供软/硬平台。dSPACE 实时仿真系统是由dSPACE 公司开发的一套基于MATLAB/Simulink 的控制系统。

作为一个全方位的计算机辅助设计与测试平台，dSPACE拥有简单易用的代码生成及下载软件、试验工具软件，还拥有灵活性极强的硬件组合系统。 就软件而言，考虑到大多数用户使用 MATLAB 进行控制系统的设计和各种模型的建立， dSPACE 将自己的代码生成及下载软件集成于 Matlab 中，实现了与 Matlab 的无缝连接。 从而允许用户直接在 Matlab 中调用dSPACE 的各种函数库如：实时接口RTI、实时数据采集 MTRACE 及 MATLAB 到 dSPACE 的接口MLIB 等。

虽然 dSPACE 的代码生成及下载软件、试验工具软件都是模块化的，但从用户的实际需求出发，dSPACE提供了软件组合 CDP 。CDP包括 Real-Time Interface, ControlDesk, MLIB/MTRACE 。CDP 配合 Matlab/Simulink/RTW ，就可以实现控制系统开发测试的全过程：建立模型（控制系统及控制对象），离线仿真，设置实时 I/O ，生成代码，编译及下载，试验，通过 MATLAB 指令实现自动测试。

就硬件而言，dSPACE 针对不同用户的需求，提供了多种可供选择的方案：

单板系统：主要面向快速控制原型用户；I/O数量有限，但包括了进行快速控制原型设计所需的大多数 I/O（包括A/D ，D/A ，数字 I/O 等）。还特别考虑了驱动应用方面的需求，配有增量编码器信号接口及 PWM 信号发生器。无论是用来进行原型设计，还是直接用作核心控制板来进行驱动控制都不失为一种较完美的选择。

标准组件系统：考虑到用户需求的多样性，dSPACE特别设计了标准组件系统，把处理器板，I/O板完全分开，并提供多个系列和品种。这样，就允许用户根据特定需求随意组装，可以使用多块处理器板、多块（多种）I/O板，使系统的运算速度、内存及 I/O 能力均可大大扩展，从而可以适应特别复杂的应用。

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车辆内置式系统：dSPACE 还专门设计了车辆内置式系统，用来满足汽车、火车、飞机等用户对内置式系统在空间体积、振动和环境温度上的需求。

3.4标准组件系统DS1005+各种I/O板卡

dSPACE标准组件系统的基本出发点是将实时系统和提供用户接口的系统完全分开。无论主机的要求多么复杂，也无论使用的是何种操作系统,dSPACE实时硬件都能保证满足每一采样周期的准确时间要求。

所有的dSPACE标准组件板都必须至少配置一块处理器板。所有的dSPACE标准组件系统都是以DS1005为核心构造的。处理器板通过高速32位总线（PHS总线）提供到I/O板的接口，通过ISA总线提供到主机的硬件接口。

DS1005 PPC处理器板在I/O管理能力及数字运算能力都非常强，运算能力可达12.6 SPECfp95，21.8 SPCEint95。其组成多处理器系统的CPU之间的数据传输速率>1.25Gbit/S。

利用MATLAB/Simulink及dSPACE的实时接口库（RTI-1005MP）可轻松完成对DS1005的编程。在MATLAB/Simulink环境下，无需写任何一行代码就可以增减并设置与DS1005板相连的所有I/O板。代码的生成、编译和下载简化为鼠标的轻轻一点。对于那些直接用手工编写的C代码，dSPACE提供用来进行初始化和访问I/O的基本C函数。在调试器、编译器和下载软件的帮助下同样可以完成代码向DS1005板的下载。

图3-4 实验室所用DS1105

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