MATLab SimuLink国产代替

米国的限制，把工业软件的国产化推到风口浪尖，作为扎根工业软件开源基础架构20多年的UCanCode, 一直是国外顶尖工业软件的基础架构提供商之一。许多国外软件都在这个基础上构建出来，这里我们也希望探讨一下国产代替MatLab仿真Simulink的源码架构。算是为中国工业尽一份自己的力。

UCanCode Simulink源码解决方案设计目标是为国产代替MatLab Simulink仿真提供的全面解决方案,包括：

　

一、基本功能：

1、算法块编辑和定义。

算法块的绘制可以通过UCanCode专业的绘图工具来进行绘制，如下图：

2、定义接口：

可以根据算法块的需要自定义需要的输入端口和输出端口数目，比如我们要计算两个数的和，那就定义两个输入端口，定义一个输出端口，如下：

设定后显示如下图：

3、定义控制逻辑（算法）

算法的定义是采用JavaScript来编写，我们提供了大量的函数，通过这些函数来获取通过输入端口传递进来的数值和字符串(UCanCode的端口不但可以传递数值，也可以传递字符串），也就是您可以通过传进进来的值或者字符串（一般用于矩阵运算）来进行计算，并且UCanCode解决方案也提供了临时或者整个仿真数据存取的变量和内存空间，下面是以上面计算求和运算的控制逻辑：

4、存储算法：

编辑好算法块后，可以直接复制粘贴到左边的工具盒中，如下图：

5、构建仿真：

在画布上创建仿真图跟MatLab的Simulink完全相似，但各有所长，有些我们更加灵活。

1）、在画布上创建图元，有如下方式。

a.直接从左边的工具盒中找到需要的元件拖拉进画布。

b、类似于Simulink本身，在画布上双击鼠标，即显示下拉查询列表，直接输入需要元件的部分名称，会自动搜索需要的元件，单击或者回车即可创建，如下图：

c、在画布上移动到需要的元件上，会在四周显示箭头，单击箭头即可创建复制品，如下图：

d、用鼠标拖拉画布上现成的元件，同时按住Ctrl键，在需要的位置放开鼠标即可复制。

e、使用右键的复制粘贴菜单来复制创建。

2）、接线：

要在端口与端口之间创建连接线，有如下几个方式:

a、点击开始端口按住鼠标，在移动到输出端口放开鼠标，则会自动创建连线。

b、选中多个图元，按住Ctrl键，在需要连接得图元上单击鼠标，即可自动连接，如下图：

c、移动图元，将要连接的端口和端口对齐到一条线上（系统会自动捕捉），则会自动接上。

d、从输出端口按住鼠标移动到需要的位置，放开鼠标，会自动弹出创建元件列表框，从中选中需要创建的元件即可自动创建，自动连接。如下图：

3）、开始仿真：

点击工具条上的运行按钮（

），即可开始仿真,仿真开始后，会实时显示每个端口的数据，如下图：

4、输出

UCanCode提供了多种输出元件或者图表，有2D的，也有3D的，有文本输出，也有曲线（时序图，xy图，3d图）,如下：

值列表：

二、解决思路：

1、UCanCode的思路是给开发国产替代软件提供一个高效的基础架构，并开放所有这个架构的源代码。用户可以通过如下几种方式进行拓展：

1）、直接在UCanCode平台基础上进行算法块的积累，这些算法块包括积分块，微分块等等，这些算法块可以直接通过我们提供的JavaScript来进行扩展，也可以进一步定制UCanCode的源码来支持其他脚本语言或者直接调用其他c，或者C++编写的动态库的算法函数。开放的算法库可以积累，也可以分享。UCanCode不对软件的使用收取任何费用，我们只对需要购买这个软件本身源码收费。UCanCode已经提供了数百个算法块，如下：

同时UCanCode提供了仪表盘和游标这些控制元件，通过这些元件可以显示数值，也可以调节数值，如下图：

2）、UCanCode创造性的把组态HMI&SCADA集成到同一个平台，可以直接定义实时变量，全局变量。脚本可以直接操作变量的值，而实时变量可以直接通过OPC,Mobus以及内置通讯驱动从下位机采集数据，传上来的数值再进入仿真模块进行计算输出。

三、高级功能：

1、子图模块：

选中画布上的计算模块，单击鼠标右键，选择“创建子图模块”

（创建前）

（创建后）

2、模块注释掉和解注释：

跟Simulink一样，在调试的时候可以分模块注释，注释的模块会灰色显示，如下图：

3、标注模块

跟Simulink一样，可以将模块进行分组，分组的模块可以整体移动，如下图：

4、自定义属性值：

任何一个图元都可以根据需要定义任意多的变量，这些变量可以用来保存值，也可以用来计算：

当然也可以链接输入变量和输出变量。

5、子图关系浏览：

这点跟MatLab的Simulink类似。

6、着色：

选中画布上的一个元件，可以通过鼠标右键调整前景，字体等，则与其关联的接线则会自动着色和调整字体，如下图：

此外，作为一个非常专业的图形可视化基础架构，我们的源码解决方案远不止这些功能，还包括剪贴板，分组与打散，Undo/Redo，多边形编辑，自动对齐，分层，表格，拖拉，打印等等广泛的功能。为此我们积累超过20年。核心源码超过50万行。

四、案例：

1、输出正弦曲线：

a、绘制一个矩形，设置一个输入一个输出端口。控制脚本如下：

b、放一个输入元件，控制脚本如下：

c、运行输出如下：

2、矩阵运算

我们做坐标按角度旋转，通过矩阵来进行转换，转换矩阵如下：

a、构建的仿真图如下：

b、构建theta角度，控制脚本如下：

g1是全局变量，值通过下面的游标进行调整。

c、构建2 x 2转换矩阵，如上sin, cos, - sin,控制脚本如下：

c、构建2 x 2矩阵，控制脚本如下：

d、构建转换坐标输入矩阵：

e、红色方块矩阵运算模块控制脚本：

f、输出到标签文本。

3、XY曲线

示例如下：

4、3D输出：

选择3D输出元件，控制脚本如下：

输出图像如下：

　

五、目标：

提供这个架构平台的目的不是要开发一个完全代替MatLab Simulink的软件，这不是我们的目标。我们是希望为开发Simulink这一类建模仿真软件提供一个基础架构平台，并开放所有源代码。平台所有功能均可以根据自己的需要进行定制，无论是工业企业，科研院所，大学机构等只要需要类似的软件都可以基于这个架构去快速构建。实际上全球很多大公司包括：三星电子，LG,现代，西门子，阿尔斯通，高通，华为等都在这个基础上得到很好的应用。

很遗憾，我们并不是Simulink的专家（您才是），甚至Simulink解决方案也不是我们的全部，我们提供了很多工业软件的源码，这个只是其中之一。

下面网址可以找到所有这些源码：

Visual C++ Library with source code

软件的运行版本也可以通过这个网址获取。

UCanCode Software

希望听到您的宝贵建议，为中国工业软件加油。