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基于MATLAB的PID控制器设计——界面设计.doc
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基于MATLAB的PID控制器设计——界面设计.doc
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目 录
第一章 MATLAB 图形用户界面(GUI)设计技术简介 ...........................1
第一节 图形用户界面技术发展情况 .......................................1
第二节 图形用户界面设计工具 GUIDE......................................2
第三节 控件的功能与选择 ...............................................3
第四节 控件的相关属性 .................................................4
第五节 界面的设计原则和一般步骤 .......................................5
第二章 PID 控制器的设计要求及目标.......................................7
第一节 关于 PID 控制器 .................................................7
第二节 PID 控制器设计工具箱的要求......................................8
第三节 PID 控制器设计工具箱的目标......................................8
第三章 PID 控制器界面设计...............................................9
第一节 界面布置 .......................................................9
第二节 设置控件属性 ..................................................12
第三节 编辑回调程序 ..................................................12
第四章 PID 控制器设计工具应用..........................................14
第一节 PID 控制器设计工具的使用方法...................................14
第二节 PID 控制器设计工具应用实例.....................................15
第三节 PID 控制器设计工具应用实例结果分析.............................16
第五章 关于 MATLAB WEB.................................................18
第一节 MATLAB WEB SERVER 概述............................................18
第二节 MATLAB MEB SERVER 的配置..........................................18
结束语 ................................................................20
辞 谢 ................................................................21
参考文献 ..............................................................22
附 录 ................................................................23
基于 MATLAB 的 PID 控制器设计——界面设计
-1-
第一章 MATLAB 图形用户界面(GUI)设计技术简介
MATLAB 是“矩阵实验室”(matrix laboratory)的缩写,它是 Mathworks 公司于
1984 年正式推出的一套高性能的数值计算和可视化软件,它作为新兴的编程语言和
可视化工具,有着其它高级语言(如 c 语言,FORTRAN 语言等)所不能比拟的优势。
用 MATLAB 制作的应用系统也和其它开发工具制作要求一样,必须有一个界面友好,
操 作 方 便 的 图 形 用 户 界 面 。 所 谓 图 形 用 户 界 面 , 简 称 为 GUI ( Graphic User
Interface),是指包含了各种图形控制对象,如图形窗口,菜单,对话框以及文本等
内容的用户界面。利用这些用户界面,用户可以和计算机之间进行信息交流。对于一
个用户来说,图形用户界面就是他所面对的应用程序,对图形界面的操作直接影响应
用程序的应用前途。在其图形用户界面的设计中,对话框的设计相当重要,对话框是
用户与计算机进行信息交流的临时窗口,在软件设计时,借助于对话框可以更好地满
足用户操作需要,使用户更加方便灵活
[1]
。
第一节 图形用户界面技术发展情况
用户界面(或接口)是指人与机器(或程序)之间交互作用的工具和方法,如键
盘、鼠标、话筒都可成为与计算机交换信息的接口。图形用户界面(Graphic User
Interface,GUI)则是由窗口、光标、按键、菜单、文字说明等对象(Objects)构
成的一个用户界面。用户通过一定的方法(如鼠标)选择激活这些图形对象,使计算
机产生某种动作或变化,比如实现计算、绘图等。
MATLAB 是“矩阵实验室”(matrix laboratory)的缩写,它是 Mathworks 公司于
1984 年正式推出的一套高性能的数值计算和可视化软件,它作为新兴的编程语言和
可视化工具,有着其它高级语言(如 c 语言,FORTRAN 语言等)所不能比拟的优势。
用 MATLAB 制作的应用系统也和其它开发工具制作要求一样,必须有一个界面友好,
操作方便的图形用户界面。
早期的 MATLAB 版本只提供了一个命令屏幕和一个图形屏幕,用户只能在这两个
屏幕之间进行切换。随着 WINDOWS 技术的发展,MATLAB 的用户及 The Math Works 公
司的开发者们逐渐意识到在多个窗口界面下运行 MATLAB 的必要性和可行性。1992 年
The Math Works 公司推出了具有创造性意义的 MATLAB4.0 版本,并于次年正式推出了
MATLAB4.0 版的 PC 机版本,以适应日益流行的 WINDOWS 环境下使用。
MATLAB5.0 版的出现使 MATLAB 图形界面设计技术进入了一个新的阶段。该版本
提供了一个实用的用户图形界面开发程序 Guide,然而在该版本中其功能很不完善,
6.0 版 中 提 供 的 Guide 程 序 功 能有 了 很 大 的 改观 , 但 有 些 地 方 也 不 甚 理 想 。
MATLAB6.1 中增强了 Guide 程序的功能,它完全支持可视化编程,其方便程度类似于
-2-
VB,将它提供的方法和用户的 MATLAB 编程经验结合起来,可以很容易地写出高水平
的用户界面程序。
第二节 图形用户界面设计工具 GUIDE
MATLAB 为减轻制作人员工作负担,提供了一个交互式制作用户界面的工具。
GUIDE(Graphics User Interface Design Environment)是一个专用于 GUI 程序设计
的快速开发环境,使用者通过通过鼠标就能迅速的产生各种 GUI 控件,并随心所欲的
改变它们的外形、大小及颜色等,从而帮助用户方便地设计出各种符合要求的图形用
户界面,调用 GUIDE 的方法有两种,在 MATLAB 命令窗口输入 guide 命令或在 MATLAB
主菜单中点击 File——New——GUI 即可打开一个可编辑的新窗口,如图:
图 1-1
然后选择 Blank GUI(Default),得到下图:
图 1-2
基于 MATLAB 的 PID 控制器设计——界面设计
-3-
第三节 控件的功能与选择
掌握 MatLab 软件在控制系统设计中的应用,这在自动控制原理的研究和自动化
技术的实践中都具有十分重要的作用。本节介绍在 Matlab 环境下相关控件的选择,
在本设计中要用到的控件类型有:
文本对象
Static
text
用来显示说明性文字,对用户有提示作用。
框 架
frame
修饰用户界面,将有关联的控件组织在一个区域内,例如在界
面的输入信息中包括的被校正系统的信息、稳态误差要求、性
能指标信息等。
编辑框
editbox
编辑框可提供用户输入数据用,在编辑框内可输入数值,随后
用户可以进行修改。
单选框
radiobutton
在一组单选按钮中通常只能有一个被选中,如果选中了其中一
个,则其他按钮就不再处于被选中状态。
下拉菜单
popupmenu
下拉菜单平时只是显示缺省项。单击其右端的向下箭头即可弹
出下拉菜单中的全部选项。
命令按钮
pushbutton
这种按钮有 2 个状态,即按下状态和弹出状态,单击一次其状
态改变一次,可在控件上加上文字说明。
滑 块
slider
滑块可以用图示的方式输入指定范围内的一个数量值。用户可
以移动滑块中间的游标来改变它对应的参数。
-4-
第四节 控件的相关属性
双击控件,得到其属性框,如图:
图 1-3
其中:
表 1-1
Postion 属性
该属性的取值是一个由 4 个元素构成的向量,其行成为
[n1,n2,n3,n4],这个向量定义了控件对象在屏幕上
的位置和大小。
Units 属性
该属性的取值可以是 Pixel、Normalized(相对单位)、
inche(英式)、Centimeters(厘米)或 Points(磅),
除了 Normalized 以外其他单位是绝对度量单位。
Callback 属性
该属性的取值是字符串,允许用户建立在界面控件对象
被响应后的响应命令。
String 属性
该属性的取值是字符串,它定义控件对象的说明文字,
如按钮上的说明文字、静态文本上的提示文字等。
Style 属性
该属性的取值是 push(按钮)、radio(单选框)、popup
(下拉菜单)、edit(编辑框)、text(静态文本)和
frame(边框)。这个属性定义控件对象的类型。
Backgroundcolor 属
性
该属性的取值是代表某种颜色的字符后 RGB 三元组。
Fontsize 属性
该属性的取值是数值,它定义控件对象标题等字体的字
号。
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