基于matlab webserver的數(shù)值計(jì)算算法演示與實(shí)現(xiàn)【開題報告】

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報告電氣工程與自動化電氣工程與自動化基于基于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)大量的人力和時間，同時許多數(shù)學(xué)模

2、型無法用解析法得到解。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)，都相對比較呆板和單一。老師通過板書，或者使用一個固定PPT、flash動畫（一般都是提前做好的一個特定例子）來推導(dǎo)并演示一種算法的大致流程。但是，這樣無法具體到每一個方程計(jì)算過程，不方便學(xué)生的實(shí)際理解。同時，如果碰到一些非常繁雜的計(jì)算，在課堂中根本無法解答。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來進(jìn)行教學(xué)，但是這種單純通過MATLAB初級計(jì)算功能來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，這需要編程來實(shí)現(xiàn)，這對初學(xué)者，特別是對算法不理解或者對MATLAB不是很了解的同學(xué)，是非常困難的。另外，通常的MATLAB算法程序只會給出結(jié)果，具體的中間計(jì)算過程需要通過觀察程序來學(xué)習(xí)。也顯得很繁雜，抽象。另一方面，這

4、必須要求每一臺電腦都安裝MATLAB這個軟件，顯得非常不方便的。以下各技術(shù)，為這些問題提供了解決途徑。近年來，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)代理是一個可執(zhí)行程序Matweb.exe，一個Matlabweb服務(wù)器的TCPIP客戶端，同時也是web的CGI擴(kuò)展它將對Matlab的請求重新定向到Matlabserver.exe進(jìn)行處理。一個完整的實(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、理的畫圖時機(jī)和方式，來形象地表現(xiàn)各個算法。某些算法的畫圖方法比較特別，比如高斯消元法等算法如何將矩陣的變化使用MATLAB實(shí)時繪制出來。其中設(shè)計(jì)括號的繪制以及括號里的數(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制作簡單的動畫當(dāng)圖片太多了，單純使用圖片來進(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畫。2.4如何利用以上兩個

7、技術(shù)設(shè)計(jì)演示方式一方面，每一個算法都是不同的，因此每一個算法的演示如何用圖像或者動畫來表示是本課題的一個難點(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來實(shí)現(xiàn)。具體修改方式可以參考apache使用方法。1.

9、2編寫輸入、輸出頁面并完成MATLAB的相應(yīng)設(shè)置用戶在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時，實(shí)驗(yàn)的輸入數(shù)據(jù)通過網(wǎng)頁以表單的形式發(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，通過網(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畫，傳回數(shù)據(jù)而完成演示過程。要完成上面的要求，必須要修改M文件，基本的M文件時不能實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)頁的參數(shù)傳遞的。因?yàn)閙atweb.exe