毕业设计（论文）基于MATLAB的“自动控制原理”远程教学平台

摘要摘要 “自动控制原理”是研究各类控制系统共性的一门基础学科，是各大院校控制类专业的一门主要专业基础课。其教学实践环节对于学生理解与掌握课程中抽象的理论概念起着至关重要的作用，而传统的自动控制原理实验课存在一些弊端：实验设备高度集成，可扩展性差；实验内容形式陈旧，不能达到实验要求和促进课程理论教学的目的；学时有限，实验室又是非开放性的，有限时间内掌握和巩固课堂内容较为困难。本文所研究的虚拟实验平台能够随时更新实验内容，紧跟学科的发展前沿，极大提高学生学习的积极性和创造性，而且使用者不必知道太多有关Matlab编程的知识，扩展了Matlab仿真软件的应用范围，同时该虚拟实验平台的实现必然会对远程教育、网上教学产生深远的影响。本设计主要应用了IIs、matlab及matlab web server，建立了一个自动控制远程教学平台，使用户能在一台没有安装matlab的计算机中也能运用matlab解决自控原理方面的习题，提供了一个交流与共享的平台。关键词关键词：自控原理, 教学平台, matlab, 虚拟实验AbstractAutomatic Control Theory is the study of various control systems in common a basic discipline, control of major institutions is a main specialty basic course. Part of their teaching practice and master the curriculum for the students to understand theoretical concepts in the abstract plays a vital role, and the traditional principle of automatic control of experimental course there are some drawbacks: a high degree of integration of laboratory equipment, poor scalability; experimental form of the old content can not bemeet experimental requirements and aims to promote the teaching of curriculum theory; hours are limited, laboratory and non-open, limited classroom time to master and consolidate the content is more difficult. Studied in this paper to update the virtual experimental platform to test the contents, followed by the development of cutting-edge discipline, greatly improving the student learning initiative and creativity, and users do not know much about the knowledge of Matlab programming, extending the application of simulation software Matlab range, while the realization of the virtual experiment platform bound for distance education, online learning have a profound impact. The design of the main application of the IIs, matlab and matlab web server, automatic control of the establishment of a distance learning platform that allows users to install matlab on a computer that does not also address the use of matlabs exercise self-control theory provides a communication and Sharing the platform.Key words：Control principle, Teaching platform, Matlab, Virtual Experiment目目 录录1 绪论.11.1 题目背景及目的.11.2 国内外的发展研究.11.2.1 网络教育平台在国外的发展.11.2.2 网络教育平台在国内的发展.21.2.3 MATLAB 自动控制教育平台的发展前景.22 MATALB 软件的概述.42.1 基本功能.42.2 应用.42.3 特点.52.4 优势.52.4.1 友好的工作平台和编程环境.52.4.2 简单易用的程序语言 .62.4.3 强大的科学计算机数据处理能力 .62.4.4 出色的图形处理功能 .62.4.5 应用广泛的模块集合工具箱 .72.4.6 实用的程序接口和发布平台 .72.4.7 应用软件开发（包括用户界面） .73 平台系统配置.83.1 软件应用及思路框架介绍.83.1.1 网络连接方式.83.1.2 MATLAB Web Server 的工作原理简介.83.1.3 所需安装及运行的软件.93.2 IIS 的安装配置.93.2.1 IIS 的安装.103.2.2 IIS 的配置.123.2.3 常见问题及解决方法.193.2.4 其他服务器.203.3 MATLAB WEB SERVER的配置.213.4 MATLAB WEB SERVER应用程序的开发.243.4.1 创建输入文件.243.4.2 创建 Matlab Web 应用程序的 M 文件 .253.4.3 创建输出文件.273.5 常见问题及解决方法.284 自控教育平台.304.1 平台功能组成介绍.304.1.1 系统目录结构.304.1.2 功能介绍.304.2 控制系统 MATLAB.324.2.1 代数稳定判定及举例：.324.2.2 利用 matlab 求控制系统的根轨迹图.334.2.3 控制系统阶跃响应与稳态误差分析：.354.2.4 控制系统时域分析中的求给定响应.364.2.5 Simulink 在系统仿真中的应用.37结论.40参考文献.41致谢.42附录 主要表单及 M 文件.4301 绪论绪论1.1 题目背景及目的题目背景及目的“自动控制原理”是自动控制技术的基础理论，是自动化专业重要的一门专业基础课程。该课程的理论性强、概念抽象、涉及面广，学习起来具有相当难度；同时，根轨迹等各类图形曲线一直贯穿在整个教学过程中1 ，若采用传统的教学手段，教师需花费大量课堂时间绘制这些图形曲线，传统的实验室手段已不能满足现代教学的需要；而计算机技术的发展和网络的普及，使虚拟实验室技术得以应用和发展。在机械控制工程教学中，控制系统实验同样对教学起着重要的作用。Math Works公司的Matlab软件作为工程计算的工具和教学工具也越来越多地被应用在教学当中Matlab软件为控制系统的分析和设计提供了强大的功能。然而Matlab软件本身规模庞大，组件众多，操作相对复杂并且对运行环境要求较高。如果建立一个基于Matlab的服务平台，用户(学生)通过网络终端提供的友好用户界面进行交互的学习，不仅能够有效解决这些问题，而且能够提高学习效率，改善教学效果 2,3。1.2 国内外的发展研究国内外的发展研究1.2.1 网络教育平台在国外的发展从 1996 年底，1997 年初开始出现支持网络教学的软件平台。国际上应用比较好的有 IBM Lotus 公司开发的 Learning SpaceIBM 电子学习策略的核心技术 , 作为世界领先的基于 Web 的远程教学平台 ,它提供了完整的可扩展的分布式解决方案，是唯一能够在单一平台上提供自学、非同步协作学习和虚拟教室同步交互学习所有 3 种在线学习模式的分布式教学平台；英属哥伦比亚大学计算机系开发的 WebCT ,它提供了一批支持多媒体学习环境的学员、教师和技术方面的工具； WBT 系统在 995 年开发的 Topclass 是一个综合的课程稀内容和教室管理系统；另外还有 BlackBoard 公司开发的 Course Info ； MadDuck 学习技术公司开发的 Web Course in a Box 以及 Asymmet rix 公司研制的支持网络培训和虚拟学习环境的集成软件 ToolBook 等。这些产品都是从支持多媒体开发或网站建设等方面发展起来的 , 经过多年的积累 , 成长为1综合的网络教学支撑平台。1.2.2 网络教育平台在国内的发展我国的网络教育支撑平台研究起步较晚，它的发展主要经历了五个阶段:第一阶段：基于网络课程的网络教学支持平台（特点：简单易用，适用面较窄）第二阶段：基于计算机网络的完整集成的网络教育支撑平台（特点：系统完备性、通用性、集成性、符合教学机制、支持教学策略）第三阶段：基于 “天网” 、 “地网”结合的网络教育支撑平台第四阶段：多元化的网络教育平台第五阶段：网络教育平台产品化和多样化的发展综上所述，我们可以看出伴随着教育需求的增长、教学理论与现代信息技术、传播技术的不断发展和完善 , 网络教学平台的研究不断地出现一些新的热点和趋势。1、由单一的网络教育平台向支持多模式的网络教育平台发展；2、注重新技术开发和应用，例如将移动技术、网格技术、点对点技术等应用到平台的开发中来，同时对 Blog，Wiki 实时通信等社会软件对网络教育平台的建设也产生了重要的影响；3、随着智能代理，数据挖掘和虚拟现实技术在网络教育中的深入应用，网络教育平台将实现个性化和智能化；4、注重对网络教育平台的简易型。实用性的研究，促进网络教育的快速发展。1.2.3 MATLAB 自动控制教育平台的发展前景目前国内的网络教学主要是将文字、图片、表格、流媒体、多媒体动画或者教室的电子讲稿这几种信息的载体呈现给学生接受，没有利用网络的交互性使学生从被动地接受既成资料变为主动地研究性学习。在线仿真实验在美国等发达国家的高校已广泛应用于网络在线教学系统，著名的Matlab软件的网络应用就是其中之一。Matlab软件为控制系统的分析和设计提供了强大的功能。然而Matlab软件本身规模庞大，组件众多，操作相对复杂并且对运行环境要求较高。如果建立一个基于Matlab的服务平台，用户(学生)通过网络终端提供的友好用户界面进行交互的学习，不仅能够有效解决这些2问题，而且能够提高学习效率，改善教学效果4。所以目前来说，这样的教育平台是教育体系中迫切需要的。32 MATALB 软件的概述软件的概述MATLAB 是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国 MathWorks 公司出品的商业数学软件，用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境，主要包括 MATLAB 和 Simulink 两大部分。2.1 基本功能基本功能MATLAB 是由美国 mathworks 公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。 MATLAB 和 Mathematica、Maple 并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。 MATLAB 可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。MATLAB 的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用 MATLAB 来解算问题要比用 C，FORTRAN 等语言完成相同的事情简捷得多，并且 MATLAB 也吸收了像 Maple 等软件的优点 ,使 MATLAB 成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C+ ，JAVA的支持。可以直接调用 ,用户也可以将自己编写的实用程序导入到MATLAB 函数库中方便自己以后调用，此外许多的MATLAB 爱好者都编写了一些经典的程序，用户可以直接进行下载就可以用。2.2 应用应用MATLAB 产品族可以用来进行以下各种工作： 数值分析 4 数值和符号计算 工程与科学绘图 控制系统的设计与仿真 数字图像处理技术 数字信号处理技术 通讯系统设计与仿真 财务与金融工程 MATLAB 的应用范围非常广，包括信号和图像处理、通讯、控制系统设计、测试和测量、财务建模和分析以及计算生物学等众多应用领域。附加的工具箱（单独提供的专用 MATLAB 函数集）扩展了 MATLAB 环境，以解决这些应用领域内特定类型的问题。2.3 特点特点1、高效的数值计算及符号计算功能 ,能使用户从繁杂的数学运算分析中解脱出来 ； 2、具有完备的图形处理功能 ,实现计算结果和编程的可视化 ； 3、友好的用户界面及接近数学表达式的自然化语言 ,使学者易于学习和掌握 ； 4、功能丰富的应用工具箱 (如信号处理工具箱、通信工具箱等 ) ,为用户提供了大量方便实用的处理工具 。 2.4 优势优势2.4.1 友好的工作平台和编程环境MATLAB 由一系列工具组成。这些工具方便用户使用 MATLAB 的函数和文件，其中许多工具采用的是图形用户界面。包括 MATLAB 桌面和命令窗口、历史命令窗口、编辑器和调试器、路径搜索和用于用户浏览帮助、工作空间、文件的浏览器。随着MATLAB 的商业化以及软件本身的不断升级，MATLAB 的用户界面也越来越精致，更加接近 Windows 的标准界面，人机交互性更强，操作更简单。而且新版本的MATLAB 提供了完整的联机查询、帮助系统，极大的方便了用户的使用。简单的编程环境提供了比较完备的调试系统，程序不必经过编译就可以直接运行，而且能够及时5地报告出现的错误及进行出错原因分析。 2.4.2 简单易用的程序语言MATLAB 一个高级的矩阵/阵列语言，它包含控制语句、函数、数据结构、输入和输出和面向对象编程特点。用户可以在命令窗口中将输入语句与执行命令同步，也可以先编写好一个较大的复杂的应用程序（M 文件）后再一起运行。新版本的 MATLAB语言是基于最为流行的 C语言基础上的，因此语法特征与 C语言极为相似，而且更加简单，更加符合科技人员对数学表达式的书写格式。使之更利于非计算机专业的科技人员使用。而且这种语言可移植性好、可拓展性极强，这也是 MATLAB 能够深入到科学研究及工程计算各个领域的重要原因。 2.4.3 强大的科学计算机数据处理能力MATLAB 是一个包含大量计算算法的集合。其拥有 600 多个工程中要用到的数学运算函数，可以方便的实现用户所需的各种计算功能。函数中所使用的算法都是科研和工程计算中的最新研究成果，而前经过了各种优化和容错处理。在通常情况下，可以用它来代替底层编程语言，如 C 和 C+ 。在计算要求相同的情况下，使用MATLAB 的编程工作量会大大减少。MATLAB 的这些函数集包括从最简单最基本的函数到诸如矩阵，特征向量、快速傅立叶变换的复杂函数。函数所能解决的问题其大致包括矩阵运算和线性方程组的求解、微分方程及偏微分方程的组的求解、符号运算、傅立叶变换和数据的统计分析、工程中的优化问题、稀疏矩阵运算、复数的各种运算、三角函数和其他初等数学运算、多维数组操作以及建模动态仿真等。2.4.4 出色的图形处理功能MATLAB 自产生之日起就具有方便的数据可视化功能，以将向量和矩阵用图形表现出来，并且可以对图形进行标注和打印。高层次的作图包括二维和三维的可视化、图象处理、动画和表达式作图。可用于科学计算和工程绘图。新版本的 MATLAB 对整个图形处理功能作了很大的改进和完善，使它不仅在一般数据可视化软件都具有的功能（例如二维曲线和三维曲面的绘制和处理等）方面更加完善，而且对于一些其他软6件所没有的功能（例如图形的光照处理、色度处理以及四维数据的表现等） ，MATLAB同样表现了出色的处理能力。同时对一些特殊的可视化要求，例如图形对话等，MATLAB 也有相应的功能函数，保证了用户不同层次的要求。另外新版本的MATLAB 还着重在图形用户界面（GUI）的制作上作了很大的改善，对这方面有特殊要求的用户也可以得到满足。2.4.5 应用广泛的模块集合工具箱MATLAB 对许多专门的领域都开发了功能强大的模块集和工具箱。一般来说，它们都是由特定领域的专家开发的，用户可以直接使用工具箱学习、应用和评估不同的方法而不需要自己编写代码。目前，MATLAB 已经把工具箱延伸到了科学研究和工程应用的诸多领域，诸如数据采集、数据库接口、概率统计、样条拟合、优化算法、偏微分方程求解、神经网络、小波分析、信号处理、图像处理、系统辨识、控制系统设计、LMI 控制、鲁棒控制、模型预测、模糊逻辑、金融分析、地图工具、非线性控制设计、实时快速原型及半物理仿真、嵌入式系统开发、定点仿真、DSP 与通讯、电力系统仿真等，都在工具箱（Toolbox）家族中有了自己的一席之地。 2.4.6 实用的程序接口和发布平台新版本的 MATLAB 可以利用 MATLAB 编译器和 C/C+数学库和图形库，将自己的 MATLAB 程序自动转换为独立于 MATLAB 运行的 C 和 C+代码。允许用户编写可以和 MATLAB 进行交互的 C 或 C+语言程序。另外，MATLAB 网页服务程序还容许在 Web 应用中使用自己的 MATLAB 数学和图形程序。MATLAB 的一个重要特色就是具有一套程序扩展系统和一组称之为工具箱的特殊应用子程序。工具箱是 MATLAB 函数的子程序库，每一个工具箱都是为某一类学科专业和应用而定制的，主要包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波分析和系统仿真等方面的应用。2.4.7 应用软件开发（包括用户界面）在开发环境中，使用户更方便地控制多个文件和图形窗口；在编程方面支持了函数嵌套，有条件中断等；在图形化方面，有了更强大的图形标注和处理功能，包7括对性对起连接注释等；在输入输出方面，可以直接向Excel 和 HDF5 进行连接。 3 平台系统配置平台系统配置3.1 软件应用及思路框架介绍软件应用及思路框架介绍3.1.1 网络连接方式采用一台客户机、一台服务器和一个服务器软件构成的最简单的网络配置，如图3.1所示。其中的MATLAB服务器软件采用MATLAB65中的MATLAB web Server，该软件中的matlabserver与IIS安装在一台计算机上。 图3.1 MATI AB Web的单服务器彤式 图3.2 MATLAB Web server工作流程图3.1.2 MATLAB Web Server 的工作原理简介MATLAB Web Server 有 MATLAB server、MATLABm、MATLAB和MATLABconf四个重要组成部分 ，其中MATLAB server的主要功能是处理Web应用程序和MATLAB 之间的通信；MATLAB是MATLAB server的一个TCPIP客户程序，它利用公用网关接口(CGI)从输入HTML文件中提取用户数据再传递给MATLAB 8serve；MATLABm 文件是MATLAB web Server的主入口点，它调用对应的m 文件执行客户提交的任务；MATLABconf是MATLAB用以和MATLAB server通信的一个配置文件，具体配置如下：应用程序名mlserver=服务器名mldir=应用程序所在的路径MATLAB web Server的工作流程如图3.2所示，客户机端用户在按照网页(即输入HTML文件)上的要求填写完后，提交任务给服务器端，服务器端的服务器软件(Apache)接收任务并把数据传递给MATLAB，接着MATLAB server将接收的数据传递给MATLAB，MATLAB调用其内部的库函数去执行相应的文件。执行完后，MATLAB一方面通知MATLAB server，另一方面将产生的数据或图象输出给服务器软件，再由服务器软件将输出HTML文件送到客户机端的浏览器上5。3.1.3 所需安装及运行的软件为了应用Matlab网络功能，需要相应的硬件和预先安装网络软件。在客户端，为提交输入数据和从Matlab服务器接受输出结果，须安装适合于客户端平台的网页浏览器。例如， Netscape Communicator Release 47和Microsoft Intemet Explorer 60。在服务器端，需要安装Mablab软件，并运行IIS(Internet Information Services)以及Matlab计算内核程序和Matlab Web server程序。3.2 IIS 的安装配置的安装配置IIS是Internet Information Services的缩写，是一个World Wide Web server.Gopher server和FTP server全部包容在里面。 IIS意味着你能发布网页，并且有ASP（Active Server Pages） 、JAVA、VBscript产生页面，有着一些扩展功能。IIS支持一些有趣的东西，像有编辑环境的界面（FRONTPAGE） 、有全文检索功能的（INDEX SERVER） 、有多媒体功能的（NET SHOW） 其次,IIS是随Windows NT Server 4.0一起提供的文件和应用程序服务器，是在Windows NT Server上建立Internet服务器的基本组件。它与Windows NT Server完全集成，允许使用Windows NT Server内置的安全性以及NTFS文件系统建立强大灵活的InternetIntranet站点。IIS（Internet Information Server，互联网信息服务）是一种Web（网页）服务组件，其中包括Web服务器、FTP服务器、NNTP9服务器和SMTP服务器，分别用于网页浏览、文件传输、新闻服务和邮件发送等方面，它使得在网络（包括互联网和局域网）上发布信息成了一件很容易的事。3.2.1 IIS 的安装安装完windows xp 后, IIS是没有安装的. 1. 首先我们将windowsxp系统安装光盘放入光驱中。依次在电脑右下角，单击 开始 控制面板 选择填加删除程序，然后单击 填加/删除windows组件 ，弹出一个新的对话框，显示如图 如图3.3所示 2. 然后将鼠标选中“Internet信息服务（IIS）”组件，并在前面打钩。显示如图3.4所示图 3.3 添加/删除 Windows 组件图3.4 Internet信息服务（1）103. 在“Internet信息服务（IIS） ”对话框中，选择列表框中的“FrontPage2000服务器扩展” 、 “Internet信息服务管理单元” 、 “公用文件” 、 “万维网服务” 、 “文档” ，然后点击“万维网服务”进入其对话框，选择“脚步虚拟目录” 、 “万维网服务” 、 “远程桌面Web连接” ，如图3.5所示。图 3.5 Internet 信息服务（2）4. 点击“下一步” ，IIS 开始安装经过短短几分钟，IIS 即可安装完成。5. IIS 安装完成后，便会在桌面和“管理工具”对话框中显示一个“Internet 服务管理器”快捷方式，如图 3.6 所示。图 3.6 管理工具6. 当 IIS 安装完成后，它还会在 C 盘自动建立一个名为 Inetpub 的目录（如图 4.611所示） ，该文件夹所包含的就是 IIS 相关服务的默认目录，例如 Web 服务器默认存放网页的目录 wwwroot 及管理 IIS 服务的 AdminScripts 目录等，如图 3.7 所示。 图 3.7 Inetpub 目录下的文件夹IIS 的 Web 服务安装已经完成，接下来介绍如何配置一台服务器。3.2.2 IIS 的配置Web 服务已安装好了，接下来我们要通过 IIS 控制台中的 Web 服务来建立一个网站，假设本机的 IP 地址为 10.10.200.66，网页存放在 F：matlabwebsystem 目录下，网页的首页文件名为 index.html。现在我们根据这些条件建立一台 Web 服务器。1、双击桌面上的“Internet 信息服务” ，依次展开“Internet 信息服务”窗口中“树”标签下的“Internet 信息服务”“YEJIAZHAN（本地计算机名） ”“网站”“默认站点” 。右击选择“属性” 。如图 3.8 所示。图 3.8 打开“默认 Web 站点”属性2、在“默认 Web 站点”对话框中，选择“网站”选项卡，在“网站标识”选项12组中的“IP 地址”下拉列表中输入“localhost”或“127.0.0.1”或本机 IP（下拉列表中的 IP 地址即是） 。在“TCP 端口”文本框中，系统默认为 80，也就是说用户只需要通过浏览器输入本机 IP 便能对该站点进行访问（本机用户可以选择三个方式的任一种进行登陆） ，如果把该 TCP 端口修改成其他的端口号，如改为“8080” ，那么在访问该站点时，必须在浏览器地址中输入“http:/本机 IP端口号” ，如“http:/10.10.200.79:8080” 。如图 3.9 所示。图 3.9 Web 服务器 IP 地址及 TCP 端口在“默认站点属性”对话框中，选择“主目录”选项卡，在“本地路径”文本框中输入网站目录并选择相应权限。如图 3.10 所示此时也可以将主目录更改为下列目录之一：本计算机的目录（默认） 、其他计算机中的目录（网络共享） 、重定向到 URL（其他 Web 站点） 。本地路径相关设置：脚本资源访问：如运行用户访问已经设置了“读取”或“写入”权限的资源代码，请选中该选项。资源代码包括 ASP 应用程序中的脚本。读取：允许用户读取或下载文件（目录）及相关属性。写入：允许用户将文件及其相关属性上载到服务器上已启用的目录，或者更改可写文件的内容。目录浏览：允许用户查看该虚拟目录中文件和子目录的超文本列表，虚拟目录不会显示在目录列表中，用户必须指定虚拟目录的别名。记录访问：在日记文件中记录对该目录的访问。13索引资源：允许 Microsoft Indexing Service 将此目录包含在 Web 站点的全文本索引中。此后，用户可以在 Web 站点中快速搜索单词和短语。 应用程序相关设置：应用程序名：应将目录指定为应用程序的起点。执行权限：脚本和可执行文件（如还可以执行 CGI 可执行文件） ；纯脚本（只允许允许脚本，如 ASP 脚本） ；无（只允许访问静态文本，如 HTML 或图像文件） 。应用程序保护：在分开的窗口内允许：选择该选项将使应用程序独立于 Web 服务器进程单独运行。运行独立的应用程序可以在当应用程序出现错误时，使其他应用程序（包括 Web 服务器）免受影响。运行应用程序的保护方式：与 Web 服务在同一进程中运行（低） 、与其他应用程序在独立的共用进程中进行（中） 、或者在与其他进程不同的独立进程中运行（高） 。图 3.10 网站主目录及权限3、添加默认文档就是指在 http:/10.10.200.66 时打开的首页，在“默认网站属性”对话框中，选择“文档”选项卡，单击“添加”按钮，在弹出的“添加默认文档”中输入网站的默认文档名“index.html”如图 3.11 所示，然后单击“确定”按钮即可完成添加。提示：使用“添加默认文档”功能可以指定多个默认文档，Web 服务器会按出现在列表框中的名称顺序提供默认文档。当用户访问 Web 服务器时，它将返回所找到的第一个文档。要更改搜索顺序，请选择一个文档并单击箭头按钮来移动。要从列表框中删除某个默认文档，首先选择要删除的文档，然后单击“删除”按钮即可。14图 3.11 添加默认文档Web 站点的常规设置完成，接下来我们测试一下刚才建立的 Web 站点。4、双击桌面上的 Internet Explorer 程序，在浏览器的地址栏输入http:/10.10.200.66，即可以看到如图 3.12 所示站点主页。图 3.12 Web 站点测试成功至此，IIS 的 Web 服务器常规配置完成。接下来我们要配置本毕业设计需要的功能。5、配置虚拟目录：右击“默认网站”选择“新建”“虚拟目录” ，在“别名”15里输入虚拟目录名，如“cgi-bin”,此目录包含 Matlab Web Server 运行所需的 CGI 客户端 matweb.exe，必须取得执行 CGI 权限。然后点击“下一步”并把对于的物理目录路径填好。在“访问权限”里选择相应权限。如 cgi-bin 虚拟目录的访问权限必须选择“执行（如 ISAPI 应用程序或 CGI） ” ，如图 3.13 所示。然后点击“下一步”即可完成虚拟目录的创建。虚拟目录创建完成后， “默认网站”下就会出现一个特别图标的文件夹，如图 3.14 所示。同理再创建一个 icons 的虚拟目录，此目录保存 Matlab 计算生成的图形，所以必须赋予读取即写入权限。配置 CGI 支持：CGI（Common Gateway Interface，通用网关接口）是运行在服务器上的一种程序，它能让网页跟 Web 服务器沟通，达到跟使用者互动的效果。简单来说，CGI 程式就是能够动态产生 WWW 网页，并让一般使用者经由 WWW 取用现存在传统资讯系统内的资料。CGI 提供同客户端 HTML 页面的接口，通俗的讲，CGI 就像是一座桥，把网页和 Web 服务器中的执行程序连接起来，把 HTML 接收的指令传递给服务器，再把服务器执行的结果返还给 HTML 页；用 CGI 可以实现处理表格、数据库查询、发送电子邮件等许多操作，常见的 CGI 就是计数器。CGI 使网页变得不是静态的，而是交互式的。图 3.13 虚拟目录创建向导16图 3.14 虚拟目录1. 安装 Perl 解释器。Perl（Practical Extraction and Report Language）是一种解释执行的语言。要是服务器支持 CGI，就必须先安装 Perl 解释器。我们先到http:/www.activestate 下载所需程序：ActivePerl for Windows。这是一个可以让计算机任意执行 Perl 程序的工具软件，其中包含 Perl for Win32、Perl for ISAPI、PerlScript、Perl Package Manager 四套开发工具程序，可以让我们编写出适用于UNIX、Windows、Linux 系统的 CGI 程序。2. 双击运行 ActivePerl 安装程序，按提示一直点击下去，中途系统会提示选择 7项安装配置, 将这 7 项全部选择，如图 3.15 所示，然后一直点击完成安装。图 3.15 Perl 安装3. 在已配置的虚拟目录 cgi-bin 里配置 CGI 解析。右击虚拟目录“cgi-bin”选择“属性” ，在“cgi-bin 属性”对话框中的“虚拟目录”选项卡中的“应用程序设置”选项组中的“配置”项，弹出“应用程序配置” ，如图 3.16 所示。17图 3.16 “映射”选项卡选择“映射”选项卡，然后点击“添加”按钮，接着系统弹出“添加/编辑应用程序扩展名”对话框，在其中进行如下设置：在“可执行文件”文本框中输入 perl.exe 路径，并在这个路径后面加上“空格%s空格%s” 。这里 perl.exe 程序的路径为“C:Perlbinperl.exe” ，所以文本框中应输入“C:Perlbinperl.exe %s %s” ，在“扩展名”文本框中输入“.cgi” ，在“动作”选项组中选择“限制为”单选按钮并输入大写字母“GET,HEAD,POST” 。取消选中“脚本引擎”复选框。以上设置完成后，单击“确定”按钮即可完成对.cgi 扩展名的映射，如图 3.17 所示。图 3.17 “添加/编辑应用程序扩展名”对话框说明：GET：获得以 URL 表示的文件内容或者程序执行结果，服务器根据文件名后缀判18断服务内容，比如该 URL 是静态文本还是一个程序。HEAD：除了不返回响应的信息本体以外，得到的是跟 GET 一样的信息。运行用户用来测试链接的有效性、可达性和近期修改。POST：把消息本体中的消息发送到一个 URL 或者其他类似的服务器端定义行为。通常用来提交一个 HTML 表单或者一些数据操作活动。返回“应用程序配置”对话框后，在“应用程序映射”列表框中可以看到“.cgi”扩展名映射已经成功添加，如图 3.18 所示。图 3.18 成功添加“.cgi”扩展名映射到此已经为 IIS 成功添加 CGI 服务。3.2.3 常见问题及解决方法1、访问本机地址要求输入用户和密码：将 IIS 设置中匿名帐号权限打开。再则检查所在目录的 NTFS 权限2、输入 http:/10.10.183.77 后出现文件目录而不能出现主页面。这是因为没有设置好主页面并赋予了根目录浏览的权限。 3、输入 http:/10.10.183.77 后不能打开链接。这是因为 IIS 没有运行，请确保“COM+ Event System”、“COM+ System Application”、“DCOM Server Process Launcher”、“Distributed Transaction”、 “System Event Notification”、“World Wide Web Publishing” “IIS Admin”、服务已经启动。19 4、重装 IIS 后问题依然。这是因为前一个 IIS 没有完整删除，请按按以下步骤：(1)在控制面板删除 IIS 文件；(2)把原来目录下的 IIS 文件彻底删除，一般在:WINNTsystem32inetsrv。3.2.4 其他服务器1. ApacheApache 是现在最流行的 Web 服务器软件之一，快速、可靠、可通过简单的 API扩展。Perl/Python 解释器可被编译到服务器中，完全免费，完全源码开放，并且还具有较高的安全性能。它可以运行在几乎所有广泛使用的计算机平台上。Apache 源于 NCSAhttpd 服务器，经过多次修改，成为世界上最流行的 Web 服务器软件之一 Apache 取自“a patchy server”的读音，意思是充满补丁的服务器，因为它是自由软件，所以不断有人来为它开发新的功能、新的特性、修改原来的缺陷。Apache 的特点是简单、速度快、性能稳定，并可做代理服务器来使用。 本来它只用于小型或试验 Internet 网络，后来逐步扩充到各种 Unix 系统中，尤其对 Linux 的支持相当完美。Apache 有多种产品，可以支持 SSL 技术，支持多个虚拟主机。Apache 是以进程为基础的结构，进程要比线程消耗更多的系统开支，不太适合于多处理器环境，因此，在一个 Apache Web 站点扩容时，通常是增加服务器或扩充群集节点而不是增加处理器。到目前为止 Apache 仍然是世界上用的最多的 Web 服务器，市场占有率达 60%左右。世界上很多著名的网站如 A、Yahoo!、W3 Consortium、Financial Times 等都是 Apache 的产物，它的成功之处主要在于它的源代码开放、有一支开放的开发队伍、支持跨平台的应用（可以运行在几乎所有的Unix、Windows、Linux 系统平台上）以及它的可移植性等方面。2. TomcatTomcat 服务器是一个免费的开放源代码的 Web 应用服务器，目前最新版本是6.0.14。Tomcat 是 Apache 软件基金会（Apache Software Foundation）的 Jakarta 项目中的一个核心项目，由 Apache、Sun 和其他一些公司及个人共同开发而成。由于有了 Sun的参与和支持，最新的 Servlet 和 JSP 规范总是能在 Tomcat 中得到体现，Tomcat 5 支持最新的 Servlet 2.4 和 JSP 2.0 规范。因为 Tomcat 技术先进、性能稳定，而且免费，20因而深受 Java 爱好者的喜爱并得到了部分软件开发商的认可，成为目前比较流行的Web 应用服务器。Tomcat 是一个小型的轻量级应用服务器，在中小型系统和并发访问用户不是很多的场合下被普遍使用，是开发和调试 JSP 程序的首选。对于一个初学者来说，可以这样认为，当在一台机器上配置好 Apache 服务器，可利用它响应对 HTML 页面的访问请求。实际上 Tomcat 部分是 Apache 服务器的扩展，但它是独立运行的，所以当你运行 Tomcat 时，它实际上作为一个与 Apache 独立的进程单独运行的。3.3 Matlab Web Server 的配置Matlab Web Server 包括 3 个组件，借助它们开发人员可以开发基于 Web 的 Matlab应用程序，使得人们在任何地方都可以通过浏览器来使用 Matlab 的计算服务6。Matlabserver.conf：这个程序实现了 Web 应用程序和 Matlab 之间的通信。（1） Matlabserver 是一个多线程的 TCP/IP 服务器。它运行由 HTML 表单中隐藏的文本域 mlmfile 指定的 M 文件，同时它会调用 matweb.m。例如下面的 HTML 代码：Matlab Web Server 的配置在 matlabserver.conf 文件可以设置，下面的内容将会详细介绍。（2） matweb: Matlab Web Server 的 TCP/IP 客户端，通常这个程序使用 CGI 接口将 HTML 表单中的数据提取出来，经过包装后发送给 Matlab Web Server。（3） matweb.m：这个 M 文件将依次调用 Web 用于程序中包含的所有 M 函数，应用程序中的 M 文件在 matweb.conf 配置文件中有一个列表。Matlab Web Server 还包括两个配置文件：（1） matweb.conf：上面提到的配置文件，包括 Matlab Web Server 服务器端口、等待时间、进程数目和路径的设置。（2） hosts.conf：这是一个可选的配置文件，如果这个文件存在于 Matlab Web Server 目录下，那么只有这个文件所列出的主机才能访问 Matlab Web Server。例如，21需要的是这个文件中的主机必须以主机名的形式出现，而不能以 IP 的形式出现，系统将自动解释这些主机名。安装程序会在“Matlab 根目录/webserver 目录”下生成 Matlab server.conf 配置文件，缺省时这个配置文件中只有一行代码：-m 1m 后面的数字表示可以同时启动 Matlab 的数目，如果在一切配置都正确的情况下，可以改变这个数字以适合更多的需要。实际上 Matlabserver.conf 配置文件还可以有更多的选项，表 3.1 是这些选项的列表。表表 3.1 matlabserver 的配置选项列表的配置选项列表选项解释-p nMatlab Web Server 监听-m n运行的 Matlab 进程的数目-o timeout等待 Matlab Web Server 启动的时间（以 s 为单位） ，在缺省的情况下是300-a pathMatlab 启动的前缀路径，缺省情况下为空安装 Matlab Web Server 后，用户可以将其设为 Windows 的一项服务，这样它可以随 Windows 一起启动，并在后台运行。如果需要卸载 Matlab Web Server，可以在系统命令行中使用下面的语句：cd matlab 根目录/webserver/bin/win32matlabserver remove使用 Matlab Web Server 一般会借助 CGI 接口，例如下面的语句：这条语句建立了 HTML 表单和 Matlab Web Server 的联系，其中 matweb.exe 是HTTP Web 服务器中的一个定位和通信程序，它使用 matweb.conf 找到对应的 Matlab Web Server（可能并不在同一台计算机上） 。Matweb.exe 在缺省安装的情况下放在“Matlab 根目录/webserver/bin/arch 目录”下，这个路径对于不同体系结构的服务器都适用。下面再来看看 matweb.conf 配置文件，以“Matlab 根目录/toolbox/webserver/wsdemos”下的文件为例。22webmagicmlserver=mldir=/toolbox/webserver/wsdemoswebpeaksmlserver=mldir=/toolbox/webserver/wsdemoswebstockrndmlserver=mldir=/toolbox/webserver/wsdemosplayersmlserver=mldir=/toolbox/webserver/wsdemos这个配置文件中指定了 4 个 Matlab Web 应用程序的配置参数，其中方括号中的名称是每一个应用程序的入口 M 函数的名称，紧接着是各个应用程序的配置。每增加一个 MATLAB Web 应用，都需要在 matweb.conf 中增加一项配置。表 3.2 具体说明了这些配置的含义。表表 3.2 Matlab Web 应用程序的配置参数应用程序的配置参数变量名描述举例application(required)所运行的 Matlab 应用程序的名字webmagicmldir(optional)读写文件的目录，一旦指定，系统会自动将该目录所指定的路径加入到 Matlab 系统路径中/toolbox/webserver/wsdemosmllog(optional)指定日记文件的路径，这个日记文件记录了所有 Matlab 核心和 Matlab Web Server 的数据交换，如果这个日记文件影响了系统的性能，可以关掉它/toolbox/webserver/wsdemos/webmagic.logmlserver(required)运行 Matlab Web Server 的主机名parrotmlport(optional)Matlab Web Server 监听的端口号，这个值与前面介绍的 matlabserver.conf 中设置的应该一样8888(default)mltimeout(optional)Matlab Web Server 启动的等待时间180(default)23My_var用户自己创建的参数value3.4 Matlab Web Server 应用程序的开发应用程序的开发Matlab 应用程序主要具有以下 3 个方面的功能：1、接收输入 HTML 表单中的输入值；2、调用 Matlab 中内置的各种函数进行科学计算或画图；3、将计算结果或生成的图形通过适当的方法输出到 HTML 页面，并将这些结果返回给最终用户。本节下面的内容将详细介绍这 3 个步骤。3.4.1 创建输入文件通常 Matlab Web Server 应用程序都包括一个输入数据的 HTML 表单，Matlab 在安装 Web 服务器时提供了一个表单的模版，开发者在编写这个表单时不必从头开始，只需要根据自己的需要改写这个模版就可以了。下面介绍这个过程。模版文件 input_template.html 的缩减代码如下：My input variable 1: 从上面这段代码中可以看到，首先需要确定 matweb.exe 客户端运行的平台，如果是 Windows 平台则选择：否则就选择下一句。第二步创建一个隐藏的输入域，用于指定对于的 M 文件，其中 value 参数填写应用程序的入口 M 函数的名称。第三步是添加输入参数，这是个可选的步骤，可以添加一个或多个输入参数的文本输入域，当然也可以不添加任何输入域。第四步是修改表单的提交按钮，到这里表单就结束了。最后一步是将应用程序使用的 M 函数列表传递给 matweb.conf 文件。3.4.2 创建 Matlab Web 应用程序的 M 文件Matlab 为开发 Web 应用程序的 M 文件同样提供了模版文件，这个模版文件名为mfile_template.m，下面是这个文件的缩减代码。注意 M 文件必须放在 Matlab 系统路径里，否则应该把路径添加为 Matlab 系统路径。function retstr = mfile_template(instruct, outfile)%STEP 1 Initialize the return string.retstr = char();%STEP 2 Set working directory. cd(instruct.mldir);25%STEP 3 Get the HTML form input variables from the HTML and use them in your program.my_input_variable_1 = instruct.my_input_variable_1;%STEP 4 Perform your MATLAB computations, graphics file creations, etc. here:MATLAB computations, etc.;%STEP 5 Put variables in an output structure. outstruct.my_output_variable_1 = More MATLAB computations creating .%STEP 6 Call the function HTMLREP with the output structure you just created and the file %name you created from OUTPUT_TEMPLATE.HTML.templatefile = which();if (nargin = 1) retstr = htmlrep(outstruct, templatefile);elseif (nargin = 2) retstr = htmlrep(outstruct, templatefile, outfile);end第一步是初始化返回的参数，这一步必不可少，主函数的 M 文件必须有这样一个返回参数。第二步是设定工作目录，这项工作需要 matweb.exe 客户端程序协作完成。第三步是得到输入参数。第四步根据这些参数实行相应的操作。第五步是输出参数到 output 的 HTML 文件中。最后一步是调用 htmlrep 函数将结果返回给输出文件。例如动态前馈反馈控制系统的 M 文件 simulink2.m 缩减代码如下：function rs = simulink2(h)mlid = ge