labview 和matlab 混合编程及在机械优化设计中的应用new

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1、第18卷第4期兰州工业高等专科学校学报Vol．18No.42011年8月JournalofLanzhouPolytechnicCollegeAug．2011文章编号:1009－2269(2011)04－0045－04*LabVIEW和MATLAB混合编程及在机械优化设计中的应用王定贤，刘俊鹏，杨丹，殷亮，白国云(西北核技术研究所，陕西西安710024)摘要:阐述了MATLAB和LabVIEW两种软件的特点和各自优势，分析了

2、4种混合编程的实现方法．重点研究了使用MATLAB节点进行混合编程的特点和方法．在此基础上，探讨了混合编程方法在机械优化设计中的应用，并以车床空心轴的优化设计为例对混合编程方法进行了说明．关键词:MATLAB;LabVIEW;机械;优化设计中图分类号:TH122文献标志码:A0引言1MATLAB和LabVIEW软件简介机械优化设计，是在现代机械设计理论发展基MATLAB语言是由美国Mathworks公司开发础上产生的一种新方法．优化设计的目的就是在给的计算软件，该软件集数值计算、符号计算、可视化定的载荷或环境条件

3、作用下，对机械产品的性能、建模、仿真和图形处理等多种功能于一体，是数学几何尺寸或其它因素的限制(约束)范围内，选取计算方面功能最强、操作最简单和最受用户喜爱的［1］设计变量，建立目标函数并使其获得最优值．现语言．该语言被广泛应用于机械设计、自动控制和在，人们对各种机械优化新方法的探索仍在继续．数理统计、信号处理等工程领域．在工程设计领域，MATLAB和LabVIEW是倍受程应用MATLAB优化工具箱可求解机械设计中序开发人员青睐的两种可实现优化设计的编程语的线形规划，非线形规划，二次规划，函数的最大、言，但这两种

4、语言有各自的特点和使用范围．MAT-最小值，多目标优化问题以及基于启发式算法(包LAB具有强大的数学运算功能，其优化工具箱可为机械优化设计提供多种函数，而LabVIEW是良好括蚁群算法、遗传算法、模拟退火算法、人工神经网的可视化编程语言，在用户界面设计和快速开发等络算法等)等优化问题，常用的函数有fmincon、［2］方面具有独特优势．尽管LabVIEW提供了一些最fminimax、fminbnd、fgoalattain等．现以求解最小优化函数，但这些函数的功能相对单一，在实现复值的线性非约束规划函数fminco

5、n为例进行简要说杂数学运算时灵活性欠佳，且难以解决复杂工程问明，该函数的数学模型如下:题．但是，通过两种语言的接口技术，可实现MAT-minf(x)X∈RnLAB和LabVIEW的混合编程，有利于充分发挥两约束条件为:者优势，快速高效地完成比较复杂的设计任务．当AX≤b;(线性不等式约束)前，MATLAB和LabVIEW的混合编程技术已经应用于电气系统、控制系统、运动仿真等方面，本文通AeqX=beq;(线性不等式约束)过车床主轴的优化设计实例，分析了该技术在机械C(X)≤0;(非线性不等式约束)零部件优化设计中

6、的应用情况．Ceq(X)=0;(非线性等式约束)*收稿日期:2011-04-08作者简介:王定贤(1973-)，男，甘肃景泰人，工程师，硕士生．·46·兰州工业高等专科学校学报第18卷［4］Lb≤X≤Ub．(边界条件)算处理，然后输出和显示在LabVIEW前面板上．fmincon函数的调用格式为:［x，f，exitflag，out-两种语言的通讯方法一般有4种:ActiveX自动化put，lambda，grad，hessi

7、an］=fmincon(@fun，x0，A，技术、动态连接库(DLL)技术、动态数据交换b，Aeq，beq，lb，ub，nonlcon，options)．(DDE)技术和MATLABScript节点法．其中:x为最优设计点;f为目标设计函数在最ActiveX是微软公司推出的一个技术集的统优点x的值;exitflag是返回算法的终止标志，如ex-称，其基础是组件对象模型COM．COM是跨语言的itflag≤0，则目标函数不收敛，如exitflag≥0，则目标操作系统级标准，它定义了对象之间的存取方法，函数收敛;ou

8、tput负责返回优化结果信息，包括迭不同的应用程序可以各自开发一系列公共对象，它代次数、步长、算法等;lambda返回Lagrange乘子们具有开放的属性和方法．ActiveX技术可以使用值，grad返回目标函数在最优点x的梯度值;hes-重复代码，并能将多个程序连接在一起实现复杂的sian返回目标函数在最优点的Hessian矩阵．计算要求．LabVIEW作为一个客户端支