當(dāng)前位置:首頁(yè) > 工業(yè)控制 > 電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化
[導(dǎo)讀]基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電火花線切割(WEDM)工藝仿真系統(tǒng)需要具有工藝數(shù)據(jù)庫(kù)管理、工藝效果預(yù)測(cè)、加工參數(shù)優(yōu)化等設(shè)計(jì)功能。借助Matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱,可以建立良好的工藝效果預(yù)測(cè)模型和參數(shù)優(yōu)化模型,這正是工藝仿真軟件

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電火花線切割(WEDM)工藝仿真系統(tǒng)需要具有工藝數(shù)據(jù)庫(kù)管理、工藝效果預(yù)測(cè)、加工參數(shù)優(yōu)化等設(shè)計(jì)功能。借助Matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱,可以建立良好的工藝效果預(yù)測(cè)模型和參數(shù)優(yōu)化模型,這正是工藝仿真軟件最主要的功能要求。VB是Windows操作系統(tǒng)下優(yōu)秀的可視化編程工具軟件,在用戶界面設(shè)計(jì)和快速開(kāi)發(fā)等方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。同時(shí),Matlab仿真軟件以其強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算功能和開(kāi)放式開(kāi)發(fā)思想使其成為當(dāng)前最為流行的仿真計(jì)算工具。綜合兩種開(kāi)發(fā)環(huán)境各自的優(yōu)勢(shì),可采用VB與Matlab混合編程的方法實(shí)現(xiàn)工藝仿真軟件的編程開(kāi)發(fā)。

在VB開(kāi)發(fā)環(huán)境下制定前臺(tái)用戶界面,利用Matlab強(qiáng)大的計(jì)算功能實(shí)現(xiàn)后臺(tái)模型的實(shí)時(shí)仿真。為了實(shí)現(xiàn)前臺(tái)界面與后臺(tái)仿真環(huán)境間的數(shù)據(jù)傳遞,應(yīng)用ActiveX自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行VB與Matlab之間的接口設(shè)計(jì),通過(guò)建立在VB應(yīng)用程序和Matlab仿真環(huán)境之間的ActiveX自動(dòng)化連接,實(shí)現(xiàn)了在VB環(huán)境下對(duì)Matlab仿真命令的調(diào)用,并在VB友好的用戶界面中實(shí)時(shí)顯示仿真結(jié)果。

1 VB與Matlab間的接口分析

1.1 VB與Matlab接口形式

為了能夠充分利用Matlab系統(tǒng)提供的豐富函數(shù)庫(kù),Matlab本身提供了應(yīng)用程序接口API(Matlab application program interface)。因此,VB與Matlab接口設(shè)計(jì)有多種實(shí)現(xiàn)方式。

(1)借用C++與Matlab的接口,將Matlab的程序文件(*.M)編譯為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)(*.DLL),VB在代碼中調(diào)用生成DLL中的函數(shù),以實(shí)現(xiàn)算法,便于用戶脫離Matlab環(huán)境使用。由于算法部分采用C++語(yǔ)句,運(yùn)行速度較快,可應(yīng)用于實(shí)時(shí)運(yùn)算。但是這種方法對(duì)開(kāi)發(fā)者在設(shè)置和編程上都有較高的要求。

(2)通過(guò)使用嵌入VB中矩陣函數(shù)庫(kù)MatrixVB的方法實(shí)現(xiàn)接口。MatrixVB是第三方插件,利用與Matlab相似的函數(shù)、語(yǔ)法嵌入到VB中,可以像使用VB的函數(shù)、命令一樣使用Matlab函數(shù)。這種方法的語(yǔ)法和函數(shù)使用比較簡(jiǎn)單,編程效率很高,幾乎完全可以融入VB語(yǔ)言,特別是對(duì)圖形的處理非常方便,彌補(bǔ)了其他方法在圖形處理上的弱點(diǎn)。但由于它仍然采用解釋執(zhí)行,執(zhí)行效率較低,因此實(shí)時(shí)運(yùn)算難以實(shí)現(xiàn),特別對(duì)于Matlab各類(lèi)工具箱的調(diào)用尤為困難。

(3)在Visual Basic中通過(guò)調(diào)用Matlab的引擎接口,使用Windows的ActiveX技術(shù)與Matlab進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。通過(guò)Object.Execute語(yǔ)句在程序中直接使用Matlab提供的函數(shù)庫(kù)和圖形庫(kù)。

1.2 ActiveX自動(dòng)化技術(shù)

ActiveX是一種支持組件集成MicroSoft Windows協(xié)議的自動(dòng)化技術(shù),通過(guò)ActiveX技術(shù)可以將不同環(huán)境下開(kāi)發(fā)的組件集成到一個(gè)應(yīng)用程序中;ActiveX同時(shí)又是一種面向?qū)ο蠹夹g(shù),屬于組件對(duì)象模型(COM)的子類(lèi)。COM為所有的ActiveX對(duì)象定義了對(duì)象模型,每個(gè)ActiveX對(duì)象支持一定的接口,即支持不同的方法、屬性和事件。利用這些方法執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作,幫助客戶端實(shí)現(xiàn)一定的功能。Matlab支持兩種類(lèi)型的ActiveX技術(shù):ActiveX控制容器和ActiveX Automation。ActiveX控制容器可以將不同的ActiveX控件集成在一個(gè)應(yīng)用中;而ActiveX Automation是一種允許一個(gè)應(yīng)用程序(客戶端)去控制另一個(gè)應(yīng)用程序(服務(wù)器端)的協(xié)議。在本文中,Matlab是服務(wù)器端,VB是客戶端,通過(guò)Automation,客戶端可以執(zhí)行Matlab命令,并與Matlab的工作空間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,以達(dá)到調(diào)用Matlab來(lái)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的目的。

2 ActiveX技術(shù)在接口設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

Matlab ActiveX自動(dòng)化服務(wù)的功能主要包括在Matlab工作空間執(zhí)行Matlab命令,直接對(duì)工作空間進(jìn)行存取矩陣操作等。

Matlab提供了一個(gè)自動(dòng)化對(duì)象,其外部名稱(chēng)為Matlab.Application,支持COM技術(shù)。外部程序(如VB)通過(guò)COM技術(shù)提供的函數(shù),得到自動(dòng)化服務(wù)器對(duì)象支持的指針,并通過(guò)調(diào)用接口函數(shù)控制和使用自動(dòng)化對(duì)象。在VB應(yīng)用程序中,創(chuàng)建了Matlab的ActiveX對(duì)象后,就可以使用這個(gè)對(duì)象所包含的各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)Matlab的調(diào)用。Matlab.Application對(duì)象含有3種方法,分別是Execute,GetFullatrix和PutFullMatrix。

(1)BSTR Execute([in]BSTR Command):BSTR表示寬字符串類(lèi)型,它與VB存儲(chǔ)字符串所采用的數(shù)據(jù)格式相同。該方法接收字符串命令并在Matlab中執(zhí)行,將結(jié)果以字符串形式返回。

(2)void GetFullMatrix([in]BSTR Name[in]BSTR Workspace,[in,out]SAFEARRAY(douMe)*pr,[in,out]SAFEARRAY(double)*pi):GetFullMatrix方法從指定的工作空間檢索一個(gè)完整的實(shí)型或虛型mxArray,其實(shí)部和虛部被分別存放到2個(gè)單獨(dú)的Double型數(shù)組中??梢岳肎etFullMatrix方法將Matlab中的一個(gè)矩陣變量傳送到VB程序中的一個(gè)一維或二維數(shù)組中。其中,Name指定了Matlab中的矩陣變量名;Workspace指定了該矩陣所在的Matlab工作區(qū);pr指VB程序中的實(shí)部數(shù)組;pi指VB程序中的虛部數(shù)組。

(3)void PutFullMatrix([in]BSTR Name,[in]BSTRWorkspaee,[in,out]SAFEARRAY(double)*pr,[in,out]SAFEARRAY(double)*pi):PutFullMatrix方法將一個(gè)mxArray放入指定的工作空間。各參數(shù)的含義及調(diào)用方法與GetFullMatrix方法類(lèi)似。

3 VB調(diào)用Matlab在WEDM仿真軟件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電火花線切割(WEDM)工藝仿真系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)的管理、工藝效果的預(yù)測(cè)、加工參數(shù)的優(yōu)化等功能。在VB開(kāi)發(fā)環(huán)境中調(diào)用Matlab的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱,是為了建立工藝效果的預(yù)測(cè)模型和加工參數(shù)優(yōu)化模型,這是仿真系統(tǒng)的主要功能。建模部分的核心代碼如下:


該部分程序的作用是VB把用戶輸入的參數(shù)傳到Matlab空間,在Matlab的空間中利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)工具箱訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò),將結(jié)果輸出。進(jìn)而實(shí)現(xiàn)仿真系統(tǒng)幾個(gè)模型的建模。array 1是訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)的樣本輸入數(shù)據(jù),包括工件厚度T(單位:mm)、脈沖寬度tON(單位:s)、脈沖間隔tOFF(單位:s)、峰值電流IP(單位:A)、間隙電壓VS(單位:V);array 2是樣本輸出數(shù)據(jù),包括切割速度vw(單位:mm2/min)表面粗糙度Ra(單位:μm)。圖1為線切割工藝仿真系統(tǒng)主控界面,包括加工參數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)、系統(tǒng)建模、工藝效果的預(yù)測(cè)及參數(shù)優(yōu)化等部分。建立模型時(shí),首先利用數(shù)據(jù)庫(kù)中的參數(shù)訓(xùn)練模型,模型訓(xùn)練完成后,便可以對(duì)不同加工參數(shù)所對(duì)應(yīng)的加工效果進(jìn)行預(yù)測(cè),并對(duì)給定材料、厚度條件下的加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,給出優(yōu)化結(jié)果。



建模所需的樣本數(shù)據(jù)如表1所示,網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的結(jié)果如圖2所示。


為驗(yàn)證模型的正確性,用沒(méi)有參與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)訓(xùn)練的驗(yàn)證數(shù)據(jù)檢驗(yàn)?zāi)P停Y(jié)果如表2所示。從仿真結(jié)果可以看出,利用VB調(diào)用Matlab混合編程建立的預(yù)測(cè)模型可以反映機(jī)床的工藝規(guī)律,建模是成功的??梢詰?yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中。


4 結(jié) 語(yǔ)

VB與Matlab混合編程簡(jiǎn)單方便,效率高,能夠應(yīng)用于WEDM仿真系統(tǒng)中,以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。缺點(diǎn)是要依托于Matlab平臺(tái),執(zhí)行速度慢,靈活性較差。(現(xiàn)代電子技術(shù) 蘇 軍,孫科峰)



來(lái)源:HWan13140次

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專(zhuān)欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車(chē)的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車(chē)技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車(chē)工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車(chē)。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車(chē) 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱(chēng),數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉