Windows 环境自动控制软件开发(二)

>>>Windows 环境自动控制软件开发(一) 本设计要求对输入和扰动都无差，则在控制系统中除了引入状态反馈外，还必须包含对输出与设定间误差的积分。 1.7 反馈系数的确定 又增广系统方程得 第2章 计算机仿真 因为反馈参数是由估测值计算出的，所以还必须经过验证才能它是否为最佳值。但若是在实际中进行调整，则不仅难度大，而且浪费人力、物力，因此我们利用计算机进行模拟、仿真，从而调整出最适合实际应用的参数值。 2.1 VB概述 2.1.1 中文visual basic 6.0的简介 VB是visual basic 简写。“visual”指的是开发图形用户界面（GUI）方法。在图形用户界面下，不需要编大量代码去描述界面元素的外观和位置，而只要把预先建立的对象加到屏幕上的适当位置再进行简单的设置即可。“ basic”是指 语言是一种应用广泛的计算机语言，visual basic 是在原有的basic 基础上进一不发展，至今包含了数百条语句，函数及关键词，其中很多和 windows GUI 有直接的关系。专业人员可以用 visual basic实现windows GUI 编程语言的功能。 从1991年以来 Microsoft公司相继推出了visual basic1.0 2.0 3.0 4.0 和5.0多个版本。目前使用的最新版本visual basic 6.0是在1998年下半年推出的，visual basic 6.0较以前版本其功能和性能有大大的增强了，它提供了新的，灵巧的数据库和 Web开发工具。有3个版本分别为学习版，专业版和企业版。 2.1.2 visual basic 有以下的几个主要的功能特点 1、提供了面向对象的可视化编程工具 visual basic 采用的是面向对象的程序设计方法（OOP），他把程序和数据封装在一起视作为一个对象。设计持续时只需从现在的工具箱中拖出所需的对象。 2、事件驱动的编程方式 传统的程序设计是一种面向过程的方式，程序总是按事先设计好 的流程运行，而不能将后面的程序放在前面运行，既用户不能随意改变，控制程序的流向在visual basic用户的动作-----事件控制着程序的流向，每个事件都驱动一段程序的运行。 3 、结构化的程序设计语言 visual basic具有丰富的数据类型和结构化程序结构，其特点是： （1）增强了数值和字符串处理功能，比传统basic的有许多的改进 （2）提供 了丰富的图形及动画指令，可方便地绘画出各种图形 （3）提供了定长和动态（变长）数组，有利于简化内存管理 （4）增加了递归过程调用，使程序更简练 （5）提供了一 个可供应用的程序调用的包含多种类型的图标库 （6）具有完善的调试，运行出处理 4、 提供了易学易用的应用程序集成开发环境 在visual basic集成开发环境中，用户可设计界面，编写代码，调试程序，直将应用程序编写成可行文件在 上运行，使用户字友好的开发环境中工作 5、支持多种数据系统的访问 数据访问特性也许对 Microsoft SQL server和其他企业数据库在内的大部分数据库格式建立数据库和前端应用程序，以及可调整的服务器部件。 6、支持动态数据交换（DDE）动态连接（DLL）和对象的连接与嵌入（OLE） 动态数据交换是Microsoft windows 出了剪贴版和动态数据库外，在 内部交换的第三种方式，利用这项技术可使Visual Basic 开发的应用程序与其他Windows 应用程序之间建立数据通信. 动态链接库中存放了所有的Windows应用程序可以共享的代码和资源，这些代码或函数可以用多种语言写成，Visual Basic 利用这项技术可以调用任何语言产生DLL也可以调用 Windows应用程序接口（API）函数，以实现 SDK所能实现的功能 对象的链接与嵌入是 Visual Basic访问的所以对象的一种方法。利用OLE可将其他的应用软件作为一个对象嵌入到应用程序中进行各种操作，也将各种基于 Windows的应用程序嵌入到Visual Basic 应用程序中，实现声音.图象.动画等多媒体的功能。 7、完备的help联机帮助功能 在Visual Basic中，利用帮助采单和 F1功能键，用户可随时方便地得到所需要的帮助信息。为用户的学习和使用提供极大的方便。 2.1.3 Visual Basic 6.0的新功能 1、增强的数据访问能力。 在已有的数据连接方式DAO---Date Access Object （数据访问对象），RDO---Remove Date Object（远程数据对象）的基础上，Visual Basic了ADO---AciveX Date Object（ActiveX数据对象）。相比之下，ADO具有更广泛的应用，通过数据环境设计器，可以在交互式环境下设计ADO对象，即能用于窗体，也能用于报表设计。 2、新的语言能力特征。 包括：用户自定义类型可以作参数或作为公共属性.方法的返回值；函数可以返回数组变量；动态数组可以赋值等。 3、基于Web的开发。 包括：通过文档访问或程序访问Internet；创建Internet服务器应用程序；支持动态HTML技术（DHTML）；Web应用程序发布 2.1.4 Visual Basic的软件开发 当今软件问题的不断复杂，软件的开发也要比过去更加复杂。过去的软件功能往往是单一的，而今天软件功能往往是具有多方面的综合能力的，比如：软件的界面要友好.便于使用，功能要全面而且要容易扩充，要有帮助说明等等。这样就使得软件工程的要求是：面对复杂的问题，软件开发要按工程的模式来实施，要有计划地按照要求阶段实现。 作为事物总是将经历从发生到消亡这样的一个时间旅程，软件也如此，它将经历分析，设计，编码，测试，运行维护等几个阶段。 1 、分析阶段 分析阶段的基本任务是给软件的各构成定义和制定工作计划。它对软件的定义应该是完整的，需要准确周详地考虑到各个方面的定义。包括：软件的应用领域.，技术要素和用户的细节等等。在有待定义的诸多软件问题中，首先要考虑的是软件的功能，以及与功能有关的数据，包括：输入数据，处理数据和输出数据。 2、 设计阶段 设计的任务是针对分析阶段提出的软件要求，给出实现的方案和具体的细节的说明。因此设计任务主要涉及到以下两个方面的问题。 1、软件的结构： 主要是体现在模块构成和模块之间的调用关系上。我们可以按照功能来划分模块，按功能之间的关系来确定调用关系。一般模块的功能越明确，它易实现，也便于维护。 2、程序的算法： 算法是模块功能实现的具体步骤，可以使用程序流程图等诸多算法描述工具来进行程序算法设计。一般好算法应该是简洁清晰，容易理解，便于交流，具有高效率的。在运行时能少量占用资源的。 3、 编码测试 编码就是按照算法设计的要求，用程序设计的语言来编写源程序。相当于翻译工作。它要求源程序便于阅读易懂或加一些注释说明。测试就是查找程序中存在的错误。 4 、运行维护 当软件系统创建完毕，就将投入使用。 当软件运行在用户的机器上时，尽管你把软件设计，编码，测试都做得很仔细，但仍然不能完全摆脱程序中出现的错误的可能；或软件不满需求。因此，当程序在运行过程中需要进行维护。 象某个软件升级了，这就是功能性的扩充维护的结果。 2.2 仿真简介 计算机仿真属于数学仿真，它是在已知系统数学模型的基础上，利用计算机模拟对系统进行测算，根据测算结果反过来对系统再进行分析和综合。数学仿真有两种方法，即模拟计算机仿真和数字计算机仿真。 模拟计算机仿真的特点是编程较简单，机器运算速度快。但运算精度受模拟计算机元件精度限制而无法达到最好。 数字计算机仿真是根据数学模型方式采用某种通用语言来编制程序的。考虑到Visual Basic编程简单、界面丰富等优点，本设计用VB语言来编写程序。 在我们进行仿真时，还要先把连续动态方程离散化，在根据算式编程上机。在本设计方案中采用龙格—库塔法离散连续动态方程。 2.3 龙格—库塔公式简介 自动控制中的系统分析需要解决微分方程的初值问题。初值问题是函数及其必要的导数在积分的起点为已知时的一类问题。处理初值问题的一种有效方法就是龙格—库塔法。 龙格—库塔法也称为“单步法”。因为计算下一个yi+1值，仅需yi值就可以了，所以这个方法是自动起型。理论上可有任意阶的龙格—库塔法，但阶数越高，计算公式越复杂，所引起的误差越小，精度越高，而往往计算量也越大，导致反应缓慢。在本设计中采用通常的二阶龙格—库塔法就能满足精度的要求。其计算公式如下： 对如下的两个联立的一阶微分方程： 2.4 仿真I 我们按照一般自控系统的做法,在一开始就使系统进入闭环控制,进行自动调节。 2.4.1 数学模型的离散化 由增广系统状态方程:

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