基于LabVIEW和Simulink的自適應(yīng)控制

針對(duì)LabVIEW 在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真方面的不足，文章提出了利用Matlab/RTW 實(shí)
現(xiàn)LabVIEW 和Simulink 混合編程的方法以拓寬其應(yīng)用范圍，闡述使用這種方法構(gòu)建單神經(jīng)元自適應(yīng)PID 控制器的過程，并通過基于HUATEC A3000 實(shí)驗(yàn)裝置的液位控制實(shí)例論證了此方法的可行性和實(shí)用性。
LabVIEW 是一種圖形化編程語言，具有編程簡(jiǎn)單、內(nèi)置控件豐富等特點(diǎn)，是虛擬儀器
（Virtual Instrument,簡(jiǎn)稱VI）的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但其在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和仿真方面的功能遠(yuǎn)不
如Simulink 強(qiáng)大；Simulink 提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真和綜合分析的集成環(huán)境，由于其
結(jié)構(gòu)流程清晰、貼近實(shí)際、仿真精度高，被廣泛應(yīng)用于控制系統(tǒng)理論的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)，但在其圖形用戶界面和信號(hào)測(cè)量方面卻遜色于LabVIEW。因此，將兩者結(jié)合起來，可實(shí)現(xiàn)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。目前，LabVIEW 和Simulink 的混合編程方法大多數(shù)是基于接口通訊技術(shù)，如ActiveX、DDE 或者M(jìn)athscript 等，它們中大部分只能獲取仿真模型執(zhí)行結(jié)果，若要實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)仿真數(shù)據(jù)的讀取和控制仿真過程，則顯得無能為力，即使有的方法可采用其它技術(shù)加以解決，但處理過程很繁瑣，也缺乏通用性。雖然美國(guó)NI 公司和MathWorks 公司聯(lián)合開發(fā)出的接口工具包─Simulation Interface Toolkit 可以實(shí)時(shí)仿真，可是工具包價(jià)格昂貴，需額外購買，這無疑增加了開發(fā)成本。本文提出了一種新的混合編程的方法，這種方法是借助Matlab/RTW將Simulink 模型轉(zhuǎn)換為C 代碼，然后調(diào)用C 語言編譯器將它們編譯成DLL 文件供LabVIEW調(diào)用。由于RTW 能產(chǎn)生獨(dú)立于Simulink 的模型代碼，因此用該方法所構(gòu)建的應(yīng)用程序可脫離Matlab 環(huán)境下運(yùn)行。
基于Matlab/RTW 的LabVIEW 和Simulink 混合編程方法可應(yīng)用于實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的開發(fā)。
這種方法與使用文本語言開發(fā)相比，它省去了編寫模型和用戶界面代碼的麻煩，大大提高了系統(tǒng)的開發(fā)效率，通用性較好；與使用通用組態(tài)軟件開發(fā)相比，它具有靈活的編程方式，有利于系統(tǒng)的擴(kuò)展和復(fù)雜功能的實(shí)現(xiàn)。以下介紹采用此方法構(gòu)建一個(gè)基于HUATEC A3000 高級(jí)過程控制實(shí)驗(yàn)裝置的單神經(jīng)元自適應(yīng)PID 控制系統(tǒng)的開發(fā)過程。