基于matlab webserver的數(shù)值計(jì)算算法演示與實(shí)現(xiàn)【開(kāi)題報(bào)告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告畢業(yè)設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告電氣工程與自動(dòng)化電氣工程與自動(dòng)化基于基于MatlabMatlabWebServerWebServer的數(shù)值計(jì)算算法演示與實(shí)現(xiàn)的數(shù)值計(jì)算算法演示與實(shí)現(xiàn)一選題的背景與意義選題的背景與意義隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)值方法在工程技術(shù)領(lǐng)域中的領(lǐng)域越來(lái)越廣泛，并且已成為與計(jì)算機(jī)之間的橋梁，和理論研究、科學(xué)實(shí)驗(yàn)并列為科學(xué)研究的三大分支。要解決工程問(wèn)題，往往需要處理許多數(shù)學(xué)模型，這要花費(fèi)大量的人力和時(shí)間，同時(shí)許多數(shù)學(xué)模

2、型無(wú)法用解析法得到解。使用數(shù)值方法并利用計(jì)算機(jī)就可以解決這些問(wèn)題。目前，有關(guān)“數(shù)值方法”成為了各高等院校工程類學(xué)生必學(xué)課程之一。然而，當(dāng)前有關(guān)各種數(shù)值計(jì)算算法的演示以及教學(xué)，都相對(duì)比較呆板和單一。老師通過(guò)板書(shū)，或者使用一個(gè)固定PPT、flash動(dòng)畫(huà)（一般都是提前做好的一個(gè)特定例子）來(lái)推導(dǎo)并演示一種算法的大致流程。但是，這樣無(wú)法具體到每一個(gè)方程計(jì)算過(guò)程，不方便學(xué)生的實(shí)際理解。同時(shí)，如果碰到一些非常繁雜的計(jì)算，在課堂中根本無(wú)法解答。這樣嚴(yán)重

3、影響教學(xué)質(zhì)量。因此，我們有必要尋求一種更有效的教學(xué)和演示方式。為了提高教學(xué)質(zhì)量，目前各大院校都有使用MATLAB來(lái)進(jìn)行教學(xué)，但是這種單純通過(guò)MATLAB初級(jí)計(jì)算功能來(lái)直接編程并演示各種算法的方式，效果并不是很顯著。一方面，這需要編程來(lái)實(shí)現(xiàn)，這對(duì)初學(xué)者，特別是對(duì)算法不理解或者對(duì)MATLAB不是很了解的同學(xué)，是非常困難的。另外，通常的MATLAB算法程序只會(huì)給出結(jié)果，具體的中間計(jì)算過(guò)程需要通過(guò)觀察程序來(lái)學(xué)習(xí)。也顯得很繁雜，抽象。另一方面，這

4、必須要求每一臺(tái)電腦都安裝MATLAB這個(gè)軟件，顯得非常不方便的。以下各技術(shù)，為這些問(wèn)題提供了解決途徑。近年來(lái)，基于MATLABWebServer的研究已經(jīng)日益流行。以下是它的工作原理：Matlab的web應(yīng)用由Matlabwebserver和Matlabweb服務(wù)代理兩部分組成。Matlabwebserver是一個(gè)多線程可執(zhí)行的TCPIP應(yīng)用程序。Matlabserver.exe是Matlab應(yīng)用程序運(yùn)行的服務(wù)器環(huán)境，負(fù)責(zé)管理web應(yīng)用

5、與Matlab間的通訊Matlabweb服務(wù)代理是一個(gè)可執(zhí)行程序Matweb.exe，一個(gè)Matlabweb服務(wù)器的TCPIP客戶端，同時(shí)也是web的CGI擴(kuò)展它將對(duì)Matlab的請(qǐng)求重新定向到Matlabserver.exe進(jìn)行處理。一個(gè)完整的實(shí)驗(yàn)通常由三部分組成：輸入HTML文檔，Matlab程序(.m文件)和輸出HTML模板文檔。用戶在瀏覽2.2MATLAB的繪圖以及保存每一個(gè)算法的計(jì)算原理都不盡相同，因此，我們要選擇最貼切、最合

6、理的畫(huà)圖時(shí)機(jī)和方式，來(lái)形象地表現(xiàn)各個(gè)算法。某些算法的畫(huà)圖方法比較特別，比如高斯消元法等算法如何將矩陣的變化使用MATLAB實(shí)時(shí)繪制出來(lái)。其中設(shè)計(jì)括號(hào)的繪制以及括號(hào)里的數(shù)字如何變化。圖像繪制成功以后，還要加以保存（例如jpeg格式）。2.3如何利用MATLAB制作簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)當(dāng)圖片太多了，單純使用圖片來(lái)進(jìn)行演示顯然是不可行的。為了演示的連貫性和可視化，本課題需要研究如何利用MATLAB將之前的圖像以一定的方式做成動(dòng)畫(huà)。2.4如何利用以上兩個(gè)

7、技術(shù)設(shè)計(jì)演示方式一方面，每一個(gè)算法都是不同的，因此每一個(gè)算法的演示如何用圖像或者動(dòng)畫(huà)來(lái)表示是本課題的一個(gè)難點(diǎn)。另一方面，每一種算法需要MATLABWebServer的傳遞的參數(shù)也是需要研究的。2.5優(yōu)化用戶界面作為演示，怎么讓學(xué)習(xí)者更有效地學(xué)習(xí)是非常重要的一個(gè)因素。因此，如何優(yōu)化及圖像表現(xiàn)形式，讓界面變得更加友好，也是研究的一個(gè)重要項(xiàng)目。三研究的方法與技術(shù)路線研究的方法與技術(shù)路線1客戶端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互基于MATLABWebSer

8、ver的工作原理，要完成客戶端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互(包括參數(shù)的傳遞以及結(jié)果的返回），我們需要：1.1構(gòu)建服務(wù)器Apache是世界上排名第一的服務(wù)器，根據(jù)craft所做的調(diào)查，世界上百分之五十以上的Web服務(wù)器在使用Apache。而且Apache是免費(fèi)的。因此我選用了apache服務(wù)器。因?yàn)檫@個(gè)不是研究的重點(diǎn)，本課題只需要涉及到與matweb相關(guān)的配置即可。主要工作是修改d.conf來(lái)實(shí)現(xiàn)。具體修改方式可以參考apache使用方法。1.

9、2編寫(xiě)輸入、輸出頁(yè)面并完成MATLAB的相應(yīng)設(shè)置用戶在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，實(shí)驗(yàn)的輸入數(shù)據(jù)通過(guò)網(wǎng)頁(yè)以表單的形式發(fā)送到通用網(wǎng)關(guān)接口程序。通用網(wǎng)關(guān)接口程序收到輸入數(shù)據(jù)后，分析輸入數(shù)據(jù)，調(diào)用與之相關(guān)的MATLAB的M文件。這時(shí)，通過(guò)網(wǎng)關(guān)接口程序?qū)⒗孟到y(tǒng)的MATLAB服務(wù)進(jìn)行MATLAB運(yùn)算，計(jì)算出結(jié)果，繪制出輸出圖像以及動(dòng)畫(huà)，傳回?cái)?shù)據(jù)而完成演示過(guò)程。要完成上面的要求，必須要修改M文件，基本的M文件時(shí)不能實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)頁(yè)的參數(shù)傳遞的。因?yàn)閙atweb.exe