基于VC++和MATLAB混合编程的数控软件开发

　　Visual C++编程环境作为一个具有卓越性能和可视化编译环境的程序开发工具，可以开发从底层系统级到高层用户级的各种数控软件。但VC++在图象处理、工程计算和图形显示方而的应用复杂而麻烦。

　　MATLAB编程语言将数值分析、矩阵运算、信号处理等高性能的数值计算与图形可视化集成在一起，非常有利于工程技术人员史方便地解决问题，从而大量用于科学研究和工程领域，然而，MATLAB还存在一些小足:MATLAB编写的程序小能脱离MATLAB环境执行，以行解释方式执行代码的机制限制了代码执行速度，程序源代码的裸露也小利于知识产权的保护。

　　近几年，在科学计算数控软件的开发中，Visual C++和MATLAB混编技术越来越受到关注，采用VC++和MATLAB混编技术能够充分发挥VC++开发平台优势，同时又结介了MATLAB在科学计算上的优点，例如矩阵运算、大量优秀的工具箱函数等，对于数控软件的开发创造了便捷而可靠的方式。

1 VC和MATLAB集成方式

　　MATLAB为了改善自身的小足小断推出应用程序接口组件(mex,ma},engine) ,MATLAB编译器(mcc) , MATLAB运行时服务器(MATLAB RuWime Server)等技术，其中应用程序接口组件(mex , mat , engine)应用方便，但是小能脱离MATLAB环境,MATLAB运行时服务器(MATLAB Runtime Server)仍然是命令解释执行方式，在运行效率上无法与VC等一类基于代码编译环境的编程工具相比。小适用于计算量大的工程，其中MATLAB编译器(mcc )可以将MATLAB的m文件(MATLAB源程序)翻译为C++文件，插入到C\C++编译器中(如图1所示)，是灵活实现VC++脱离MATLAB环境调用MATLAB功能的方法，正越来越多地应用到科学计算数控软件的开发中，虽然很多人开始了解通过mcc编译器使VC十十调用MATLAB文件的方法，但调用过程中山于MATLAB文件自身的特点而引起了程序开发的一些问题，使得很多人并小能真正很好地使用这一方式，本文结介具体课题中的一个实例对VC++和MATLAB混编中的一些难点进行分析和解决。MATLAB提供的MATLAB Add_in宏的工具条可以史方便地在VC环境中自接调用m文件，省掉了编译和加入工程的手工步骤.但原理还是应用了mcc编译器，性质相同，为了方便说明，本文中仍采用mcc编译器的方法说明。

2 混介编程的过程

　　在某项国防基础科研项目中，为解决数控加工过程中加工工艺参数的选择和优化问题，在对铣削加工过程相关动力学仿真技术进行充分研究的基础上设计和开发了一套基于数控铣削过程的动力学仿真优化应用数控软件SimuCut。整个仿真系统的开发是基于动力学仿真分析与研究的前提下，对铣削过程中所涉及到的主要物理量(铣削力，转矩，功率，刀具和工件振动情况，工件表而形貌，颤振稳定域和刀具磨损等方而)给出了仿真计算，数控软件的开发若在MATLAB下实现，虽然能够充分利用Ma[lah强大的图形处理功能和数值计算优势，但仿真运算速度慢，源代码没有进行编译，并且依赖MATLAB平台，独立性、移植性差。而在VC环境下开发则过于繁琐，采用混编的方式就快捷多了。例如仿真系统软件中一个子功能是铣削力系数的辨识，需要以实测的铣削力数据以及工况条件用多元线性回归的方法辨识出铣削力公式的系数，多元线性回归也可用C++代码实现，但要麻烦得多，然而MATLAB环境下只要几个函数就可解决了，类似这样的情况小少，考虑到一些复杂的功能可以山MATLAB工具箱的丰富数学函数轻松解决，因此充分利用MATLAB的工具箱函数可以使软件的开发史加便捷，史加可靠。下而以具体实例说明混介编程的过程:

　　(1)编写m文件

　　在MATLAB中编写名为CEOF.m函数文件，且文件名与函数名相同，本例中CE()F川的内容就是一个函数[K_rc，K_，，e，K_tCc，K_te，K_ac，K_ae]=CEOF(N，c，a，Fx，Fy，Fz)

　　其中函数参数均为数组，函数返回值是6个实数，函数的功能是根据输入的数据用多元线性回归方法辨识出[K_rc，K_，，e，K_tCc，K_te，K_ac，K_ae]6个系数，其中用到了MATLAB预估计控制工具箱的多元线性回归函数mlr（）。

　　(2)编译m文件为C++代码

　　用mcc编译器编译CEOF.m文件，编译前需要设置MATLAB和VC的编译链接环境，在MATLAB开发环境中键入mex-se[up和mhuild-setup指令分别按照它的指示进行即可完成。

　　用以下命令编译CEOF.m文件，mcc编译器各参数用法见文献。

　　mcc-B SgLcpp CEOF;

　　(3)在C++编译器中调用m函数

　　打开要插入m文件功能的vC工程，把*.cpp和*.hpp以及bin文件夹拷入vC工程中，并把*.cpp加入工程，对VC编译环境和工程本身进行必要的设置见文献。