CN116149620B - 一种面向Matlab脚本重定义的设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种面向Matlab脚本重定义的设计方法及系统，系统包括输入输出参数重定义单元、输入输出参数提取单元、输入输出参数关联单元、Matlab执行接口集成单元、Matlab脚本模型参数替换单元、Matlab脚本模型执行输出流解析单元、输出参数处理单元；方法流程为：Matlab脚本模型输入输出参数重定义、重定义参数提取关联、执行前输入参数值替换与输出参数脚本语句替换、Matlab重构脚本模型执行、Matlab脚本执行中/后输出流输出参数值解析提取、输出参数值后处理、输入参数值变更后再执行。通过上述方案，实现了与大规模、复杂关系的多维跨域Matlab脚本模型的集成管控，提高了复杂产品Matlab脚本模型的研制效率，有效发挥模型数据的潜在价值。

Description

一种面向Matlab脚本重定义的设计方法及系统

技术领域

本发明涉及计算机领域，尤其涉及一种面向Matlab脚本重定义的设计方法及系统。

背景技术

Matlab工具在各个领域中应用广泛，对于其接口的集成方法各异。为了开展基于模型仿真活动的数字模型、异构Matlab数据集成应用，传统方法针对Matlab软件系统开展点对点的接口开发实现数字模型或异构数据集成，难度大、成本高，且不利于模型数据的动态管理和连续传递，并且分散在不同系统中的模型数据共性部分存在管理维护难等难题，容易出现信息要素不一致等问题。因此建立一种支撑负责产品计算交互方法尤为重要。

发明内容

有鉴于此，为了解决模型执行过程集成及数据参数传递的难题，支撑复杂产品论证、设计与验证等全生命周期活动，本发明提出一种面向Matlab脚本重定义的设计方法及系统，其中方法包括以下步骤：

S1、重定义Matlab脚本模型，由输入输出参数重定义单元对原始Matlab脚本模型进行快捷方式下的输入、输出参数定义；

S2、输入输出参数提取单元提取重定义好的Matlab脚本模型中的所有参数及事件数据，输入输出参数关联单元对提取出来的输入、输出参数与调用环境中的变量、参数建立带有方向指向性的关联关系并存储，合并形成参数、事件列表，并设置参数具体的类型及默认值；

S3、基于重定义过的脚本模型和参数、事件列表，进行执行前脚本重构；Matlab脚本模型参数替换单元进行执行前对重定义过的Matlab脚本模型中关于输入、输出参数重定义的标识进行替换、插入赋值及输出脚本语句，重建完整执行的Matlab脚本模型；

S4、Matlab执行接口集成单元，集成Matlab执行接口调度，执行S3中重构的脚本模型，并重定向输出流；

S5、Matlab脚本模型执行输出流解析单元，对S4中执行后返回的输出文本或输出流输出的输出文件进行特定格式的输出参数及值解析并提取出来，得到具体的参数输出数据，更新外部缓存数据并进一步传递使用输出参数数据；

S6、对输出流解析得到的数据，根据具体需要触发相关外部方法，进行相关的活动，新一轮的调度执行，直接跳转到S4。

进一步地，步骤S1具体为：

编辑打开原始Matlab脚本，选择需要赋值或输出的脚本参数进行参数定义并标识输入或输出方向。

进一步地，步骤S2中参数类型包括：输入、输出、双向。

进一步地，步骤S3具体为：

对于重定义输入参数，替换成具体的脚本参数赋值脚本；对于重定义输出参数，替换成具体的参数输出流脚本内容。

进一步地，步骤S4中，集成Matlab执行接口调度为：集成Matlab Com接口或SDK执行引擎，调度执行重构的脚本模型。

其中系统包括：

输入输出参数重定义单元、输入输出参数提取单元、输入输出参数关联单元、Matlab执行接口集成单元、Matlab脚本模型参数替换单元、Matlab脚本模型执行输出流解析单元、输出参数处理单元；

其中，输入输出参数重定义单元与输入输出参数提取单元一端相连，输入输出参数提取单元另一端与输入输出参数关联单元一端相连，输入输出参数关联单元另一端与Matlab执行接口集成单元一端相连，Matlab执行接口集成单元另一端与Matlab脚本模型参数替换单元一端相连，Matlab脚本模型参数替换单元另一端与Matlab脚本模型执行输出流解析单元一端相连，Matlab脚本模型执行输出流解析单元另一端与输出参数处理单元相连；

所述输入输出参数重定义单元，用于对原始Matlab脚本模型进行快捷方式下的输入、输出参数定义标识插入创建及编辑、存储；

所述输入输出参数提取单元，用于对已经重定义的Matlab脚本模型中的输入、输出参数进行参数提取、合并及显示处理；

所述输入输出参数关联单元用于对提取出来的输入、输出参数与调用环境中的变量、参数建立带有方向指向性的关联关系并存储；

所述Matlab执行接口集成单元，用于集成Matlab执行接口，分Com接口集成方式和SDK接口集成方式，同时重定向输出流；

所述Matlab脚本模型参数替换单元，用于执行前对重定义过的Matlab脚本模型中关于输入、输出参数重定义的标识进行替换及插入赋值及输出脚本语句，重建完整执行的Matlab脚本模型；

所述Matlab脚本模型执行输出流解析单元，用于对Com接口执行后返回的输出文本或SDK输出流输出的输出文件进行特定格式的输出参数及值解析并提取出来；

所述输出参数处理单元，用于对输出流解析处理获得的输出参数及值进行后续处理。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

通过对Matlab脚本前处理、执行过程处理及后处理，实现了与大规模、复杂关系的多维跨域Matlab脚本模型的集成管控。通过上述方案，提高了复杂产品Matlab脚本模型的研制效率，有效发挥模型数据的潜在价值。

附图说明

图1是本发明实施例一种面向Matlab脚本重定义的设计方法的流程图；

图2是本发明实施例一种面向Matlab脚本重定义的设计方法的概念图；

图3是本发明实施例一种面向Matlab脚本重定义的设计系统框图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。

参见图1，本发明实施例提供一种面向Matlab脚本重定义的设计方法，包括以下步骤：

S1、重定义Matlab脚本模型，由输入输出参数重定义单元对原始Matlab脚本模型进行快捷方式下的输入、输出参数定义。编辑打开原始Matlab脚本，选择需要赋值或输出的脚本参数进行参数定义并标识输入或输出方向，Matlab脚本模型输入输出参数重定义，输入输出参数重定义单元打开Matlab脚本模型文本化内容，选择要定义的变量，通过快捷方式插入输入、输出参数定义语句，可进行具体修改，保存关闭，从而实现变量到输入、输出参数的重定义。输入输出参数定义格式参见表1：

表1 输入输出参数定义格式表

S2、输入输出参数提取单元提取重定义好的Matlab脚本模型中的所有参数及事件数据，输入输出参数关联单元用于对提取出来的输入、输出参数与调用环境中的变量、参数建立带有方向指向性的关联关系并存储，合并形成参数、事件列表，并设置参数具体的类型及默认值。

输入输出参数提取单元提取重定义好的Matlab脚本模型中的所有参数及事件数据，提取重定义Matlab脚本模型中的输入、输出参数，标准输出表格格式显示，输入输出参数关联单元设置默认值及与外界建立参数关联关系。合并形成参数、事件列表，并设置参数具体的类型及默认值，其中参数类型包括：输入(input)、输出(output)、双向(inoutput)。

S3、基于重定义过的脚本模型和参数列表，进行执行前脚本重构；Matlab脚本模型参数替换单元用于执行前对重定义过的Matlab脚本模型中关于输入、输出参数重定义的标识进行替换、插入赋值及输出脚本语句，重建完整执行的Matlab脚本模型。

根据已关联的输入、输出参数及默认值，在执行运行态时，Matlab脚本模型参数替换单元替换重定义Matlab脚本模型中的输入参数和输出参数，进行执行前脚本重构，对于重定义输入参数，替换成具体的脚本参数赋值脚本；对于重定义输出参数，替换成具体的参数输出流脚本内容。

S4、Matlab执行接口集成单元集成Matlab Com接口或SDK执行引擎，调度执行重构的脚本模型，并重定向输出流；采用Com接口的方式耗时较长，采用SDK的方式，启动时间较长，执行效率高。

S5、Matlab脚本模型执行输出流解析单元，对S4中执行后返回的输出文本或输出流输出的输出文件进行特定格式的输出参数及值解析并提取出来，得到具体的参数输出数据，更新外部缓存数据及进一步传递使用输出参数数据。采用Com接口的执行方式，解析提权输出参数只能在脚本执行完毕后输出的输出流中进行，适用无死循环或对实时数据要求不高的集成需要；采用SDK集成调用的执行方式，执行前可以先重定向输出流，解析提取活动可以在有输入流信号触发的过程中实时进行，可以满足实时性输出参数解析之集成需要。

S6、输出参数处理单元对输出流解析得到的数据，根据输出参数关联关系，进行传值、触发等相关后续处理，输入参数值变更后再执行，联合执行过程中，对于有输入参数变更需要再进行执行的情况，可以跳转至步骤S4。

本发明实施例一种面向Matlab脚本重定义的设计方法的概念图参考图2，图2是本发明实施例一种面向Matlab脚本重定义的设计方法的概念图，提供了本发明实施例一种面向Matlab脚本重定义的设计方法的具体流程：

①打开原始Matlab脚本F(ins)；

②重定义输入（in1~ins）与输出（out1~outs）；

③设置输入、输出默认值及与外界建立参数关联关系；

④设置输入接口（pin1~pins)、输出接口（pout1~pouts)；

⑤外部传入数据借助输入流传输给脚本F(ins)；

⑥得到输出流数据；

⑦对输出流数据进行特定格式的内容解析，得到具体的参数输出数据，输出到具体端口。

本发明实施例还公开了一种面向Matlab脚本重定义的设计系统，参考图3，图3是本发明实施例一种面向Matlab脚本重定义的设计系统框图，包括：

输入输出参数重定义单元、输入输出参数提取单元、输入输出参数关联单元、Matlab执行接口集成单元、Matlab脚本模型参数替换单元、Matlab脚本模型执行输出流解析单元、输出参数处理单元。

其中，输入输出参数重定义单元与输入输出参数提取单元一端相连，输入输出参数提取单元另一端与输入输出参数关联单元一端相连，输入输出参数关联单元另一端与Matlab执行接口集成单元一端相连，Matlab执行接口集成单元另一端与Matlab脚本模型参数替换单元一端相连，Matlab脚本模型参数替换单元另一端与Matlab脚本模型执行输出流解析单元一端相连，Matlab脚本模型执行输出流解析单元另一端与输出参数处理单元相连。

其中，输入输出参数重定义单元，用于对原始Matlab脚本模型进行快捷方式下的输入、输出参数定义标识插入创建及编辑、存储。

其中，输入输出参数提取单元，用于对已经重定义的Matlab脚本模型中的输入、输出参数进行参数提取、合并及显示处理。

其中，输入输出参数关联单元用于对提取出来的输入、输出参数与调用环境中的变量、参数建立带有方向指向性的关联关系并存储。

其中，Matlab执行接口集成单元，用于集成Matlab执行接口，分Com接口集成方式和SDK接口集成方式，同时重定向输出流。

其中，Matlab脚本模型参数替换单元，用于执行前对重定义过的Matlab脚本模型中关于输入、输出参数重定义的标识进行替换及插入赋值及输出脚本语句，重建完整执行的Matlab脚本模型。

其中，Matlab脚本模型执行输出流解析单元，用于对Com接口执行后返回的输出文本或SDK输出流输出的输出文件进行特定格式的输出参数及值解析并提取出来。

其中，输出参数处理单元，用于对输出流解析处理获得的输出参数及值进行后续处理。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种面向Matlab脚本重定义的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、重定义Matlab脚本模型，由输入输出参数重定义单元对原始Matlab脚本模型进行快捷方式下的输入、输出参数定义；

S2、输入输出参数提取单元提取重定义好的Matlab脚本模型中的所有参数及事件数据，输入输出参数关联单元对提取出来的输入、输出参数与调用环境中的变量、参数建立带有方向指向性的关联关系并存储，合并形成参数、事件列表，并设置参数具体的类型及默认值；

S3、基于重定义过的脚本模型和参数、事件列表，进行执行前脚本重构；Matlab脚本模型参数替换单元进行执行前对重定义过的Matlab脚本模型中关于输入、输出参数重定义的标识进行替换、插入赋值及输出脚本语句，重建完整执行的Matlab脚本模型；

S4、Matlab执行接口集成单元，集成Matlab执行接口调度，执行S3中重构的脚本模型，并重定向输出流；

S5、Matlab脚本模型执行输出流解析单元，对S4中执行后返回的输出文本或输出流输出的输出文件进行特定格式的输出参数及值解析并提取出来，得到具体的参数输出数据，更新外部缓存数据并进一步传递使用输出参数数据；

S6、对输出流解析得到的数据，根据具体需要触发相关外部方法，进行相关的活动，新一轮的调度执行，直接跳转到S4。

2.根据权利要求1所述的一种面向Matlab脚本重定义的设计方法，其特征在于，步骤S1具体为：

编辑打开原始Matlab脚本，选择需要赋值或输出的脚本参数进行参数定义并标识输入或输出方向。

3.根据权利要求2所述的一种面向Matlab脚本重定义的设计方法，其特征在于，步骤S2中参数类型包括：输入、输出、双向。

4.根据权利要求3所述的一种面向Matlab脚本重定义的设计方法，其特征在于，步骤S3具体为：

对于重定义输入参数，替换成具体的脚本参数赋值脚本；对于重定义输出参数，替换成具体的参数输出流脚本内容。

5. 根据权利要求1所述的一种面向Matlab脚本重定义的设计方法，其特征在于，步骤S4中，集成Matlab执行接口调度为：集成Matlab Com接口或SDK执行引擎，调度执行重构的脚本模型。

6.一种面向Matlab脚本重定义的设计系统，其特征在于，用于实现权利要求1~5任一项所述的一种面向Matlab脚本重定义的设计方法，包括：输入输出参数重定义单元、输入输出参数提取单元、输入输出参数关联单元、Matlab执行接口集成单元、Matlab脚本模型参数替换单元、Matlab脚本模型执行输出流解析单元、输出参数处理单元；

其中，输入输出参数重定义单元与输入输出参数提取单元一端相连，输入输出参数提取单元另一端与输入输出参数关联单元一端相连，输入输出参数关联单元另一端与Matlab执行接口集成单元一端相连，Matlab执行接口集成单元另一端与Matlab脚本模型参数替换单元一端相连，Matlab脚本模型参数替换单元另一端与Matlab脚本模型执行输出流解析单元一端相连，Matlab脚本模型执行输出流解析单元另一端与输出参数处理单元相连；

所述输入输出参数重定义单元，用于对原始Matlab脚本模型进行快捷方式下的输入、输出参数定义标识插入创建及编辑、存储；

所述输入输出参数提取单元，用于对已经重定义的Matlab脚本模型中的输入、输出参数进行参数提取、合并及显示处理；

所述输入输出参数关联单元用于对提取出来的输入、输出参数与调用环境中的变量、参数建立带有方向指向性的关联关系并存储；

所述Matlab执行接口集成单元，用于集成Matlab执行接口，分Com接口集成方式和SDK接口集成方式，同时重定向输出流；

所述Matlab脚本模型参数替换单元，用于执行前对重定义过的Matlab脚本模型中关于输入、输出参数重定义的标识进行替换及插入赋值及输出脚本语句，重建完整执行的Matlab脚本模型；

所述Matlab脚本模型执行输出流解析单元，用于对Com接口执行后返回的输出文本或SDK输出流输出的输出文件进行特定格式的输出参数及值解析并提取出来；

所述输出参数处理单元，用于对输出流解析处理获得的输出参数及值进行后续处理。

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