CODESYS 实战：蒙特卡罗方法计算圆周率 Π
引言在工业自动化中，掌握CODESYS的结构化文本（ST）语言是提高编程能力的关键。本文将介绍如何使用 CODESYS 编写一个程序，通过蒙特卡罗方法近似计算圆周率（π）。帮助用户在实践中学习和理解ST语言的基本概念和应用方法。1程序设计思路利用随机点在单位正方形中的分布，估算四分之一圆的面积，以此计算π。2程序代码FUNCTION_BLOCK FB_CalculatePi
VAR_INPUT
NumPoints : DINT := 10000; // 总模拟点数
END_VAR
VAR_OUTPUT
PiEstimate : REAL; // 圆周率估计值
END_VAR
VAR
PointsInsideCircle : DINT; // 圆内点计数
i : DINT; // 循环计数器
x, y : REAL; // 随机点的x, y坐标
Seed : DINT := 12345; // 随机数种子
END_VAR
// 线性同余生成器
FUNCTION LCG : REAL
VAR
A : DINT := 1664525;
C : DINT := 1013904223;
M : DINT := 2147483647;
END_VAR
Seed := (A * Seed + C) MOD M;
LCG := REAL(Seed) / REAL(M);
(*
版本记录：
版本 日期 作者
V1 2024-5-3 工控老王
V2 2024-10-10 工控老王
*)
FOR i := 1 TO NumPoints DO
// 生成随机点
x := LCG();
y := LCG();
// 检查点是否在圆内
IF (x * x + y * y) <= 1.0 THEN
PointsInsideCircle := PointsInsideCircle + 1;
END_IF
END_FOR
// 计算π的估计值
PiEstimate := 4.0 * REAL(PointsInsideCircle) / REAL(NumPoints);
PointsInsideCircle := 0;
3代码运行取 100000 点，运行结果为 3.14232。增加点数可以使结果更加精确。
4代码解释变量定义：
[*]NumPoints：用于模拟的总点数。
[*]PiEstimate：计算得到的圆周率估计值。
[*]PointsInsideCircle：落在圆内的点的数量。
[*]x、y：生成的伪随机点的坐标。
[*]Seed：用于生成伪随机数的种子。
核心逻辑：
[*]使用线性同余生成器生成伪随机数。
[*]模拟随机点，统计落在单位圆内的点数。
[*]计算π的估计值：π ≈ 4 × (圆内点数 / 总点数)。
5应用场景适用于数值计算和随机模拟的教学场合，帮助理解圆周率计算过程。6开源版本说明该程序遵循开源原则，任何人都可以使用、修改和分发此代码。在使用前应进行充分的测试，修改代码时，请秉持分享精神，将您的改进和成果进行分享，以便更多人受益。
总结通过本次练习，您不仅熟悉了CODESYS ST语言的基本语法，还掌握了如何使用蒙特卡罗方法进行数值计算。这样的实践可以有效提升编程技巧，为解决更复杂的自动化问题奠定基础。
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