摘要:本文介紹了運用Matlab的GUI(圖形用戶交戶界面設(shè)計)功能,設(shè)計一個電機與拖動基礎(chǔ)實驗教學(xué)管理系統(tǒng),通過統(tǒng)一的用戶界面,來選擇電機類型、實驗項目、并借助于后臺MATLAB的支持,進(jìn)行仿真試驗。
　　關(guān)鍵詞:MATLAB/GUI;電機與拖動;實驗系統(tǒng)
　　中圖分類號:TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
　　
　　1 概述
　　
　　MATLAB是Mathwors公司推出的當(dāng)今國際上最流行的軟件之一。它以矩陣運算為基礎(chǔ),把計算、可視化、程序設(shè)計融合到了一個可交互的工作環(huán)境中。實現(xiàn)工程計算、算法研究、建模、仿真和數(shù)據(jù)分析,具有可視化、科學(xué)和工程繪圖、應(yīng)用程序開發(fā)(包括GUI)功能。
　　電機與拖動是電氣工程及其自動化、自動化專業(yè)的一門重要專業(yè)基礎(chǔ)課程。它涉及電磁學(xué)、動力學(xué)及數(shù)學(xué)等多門學(xué)科。課堂講授方式來講授這門課的最大問題在于:難以用清晰、簡潔的各種波形、圖形來講授諸如旋轉(zhuǎn)磁場、繞組結(jié)構(gòu)和電動機過渡過程等問題。目前,有很多的實驗裝置可以對電機及其拖動系統(tǒng)運行進(jìn)行較好地測試與觀察。但其價格昂貴,投資較大,在一些高校教學(xué)中難以實現(xiàn)。
　　本文介紹采用MATLAB/GUIDE(圖形用戶界面設(shè)計)設(shè)計電機與拖動的仿真實驗系統(tǒng),以彌補高校實驗設(shè)備缺乏,也可以起到輔助教學(xué)的作用。
　　
　　2 電拖實驗系統(tǒng)設(shè)計?
　　
　　2.1 實驗系統(tǒng)界面設(shè)計
　　根據(jù)設(shè)計目標(biāo),在界面中插入學(xué)校背景和電拖仿真實驗系統(tǒng)的標(biāo)題,并在系統(tǒng)界面中設(shè)計3個列表框:電機類型、實驗特性及實驗說明,兩個按鈕:運行和退出,設(shè)計效果如下圖所示。
　　
　　完成上述界面設(shè)計后,需實現(xiàn)如下功能:當(dāng)單擊電機的某個類型時,在實驗特性列表框中會顯示出相應(yīng)的實驗種類以供選擇。以上功能的實現(xiàn)可設(shè)置列表框1(電機類型列表框)的回調(diào)函數(shù)如下:
　　function listbox1_Callback(hObject, eventdata, handles)
　　switch get(hObject,‘value’)
　　case{1,6,11,14},
　　set(handles.listbox2,‘string’,‘請選擇電機類型’);
　　case{2,3,4,5},
　　set(handles.listbox2,‘string’,‘起動|串阻調(diào)速|(zhì)調(diào)壓調(diào)速|(zhì)弱磁調(diào)速|(zhì)機械特性’);
　　case{7,8},
　　set(handles.listbox2,‘string’,‘變極調(diào)速|(zhì)變頻調(diào)速|(zhì)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)差能耗調(diào)速’);
　　end
　　set(handles.listbox2,‘value’,1) ?
　　2.2 實驗系統(tǒng)中實例介紹
　　當(dāng)在界面中選擇他勵電動機并選擇串阻調(diào)速時(如下圖所示),
　　
　　可以啟動simulink仿真界面,進(jìn)行他勵直流電動機的三級串阻起動仿真模型。并于實驗說明窗口中顯示該實驗的有關(guān)說明。完成這種功能,這里編寫列表框2(實驗特性列表框)的回調(diào)函數(shù)如下:
　　function listbox2_Callback(hObject, eventdata, handles)
　　global mdl;
　　mdltemp="";
　　switch get(handles.listbox1,‘value’)
　　case 4
　　switch get(hObject,‘value’)
　　 case 2
　　 mdltemp=‘startDCmotor.mdl’;%打開存儲于matlab的work中的預(yù)先設(shè)計好的仿真模型。
　　set(handles.listbox5,‘string’,‘此實驗演示直流電動機三級串阻調(diào)速的電壓、轉(zhuǎn)速等波形’);%設(shè)置實驗說明內(nèi)容
　　……
　　%由于結(jié)構(gòu)類似,此處省略部分相關(guān)程序。
　　if mdltemp~=""
　　mdl=mdltemp;
　　 mdltemp="";
　　 set(handles.pushbutton1,‘enable’,‘off’);
　　end
　　 if strcmp(get(handles.figure1,‘selectiontype’),‘open’)&(mdl~="")
　　open_system(mdl)
　　 mdl="";
　　 set(nandles.pushbutton1,‘enable’,‘off’);
　　end
　　打開了相應(yīng)的三級起動simulink 模型如下圖所示,進(jìn)行仿真,打開轉(zhuǎn)速與電壓示波器,得到轉(zhuǎn)速與電壓波形。該simulink 模型為預(yù)先設(shè)計并存儲于work文件夾中的。
　　
　　2.3 設(shè)置仿真界面的控制按鈕
　　設(shè)置“運行” (pushbutton1)和“退出”(pushbutton2)按鈕的回調(diào)函數(shù)如下,實現(xiàn)單擊運行時進(jìn)行選定實驗的仿真。單擊“退出”時退出仿真界面。
　　“運行”按鈕程序
　　function _Callback(hObject, eventdata, handles)
　　globle mdl
　　open_system(mdl);
　　mdl="";
　　set(handles.pushbutton1,‘enable’,‘off’)
　　“退出”按鈕程序
　　function _Callback(hObject, eventdata, handles)
　　close
　　
　　3 小結(jié)
　　
　　該系統(tǒng)將MATLAB與電機與拖動聯(lián)系起來,建立了一個可交互的工作環(huán)境。從而實現(xiàn)仿真和數(shù)據(jù)分析,具有可視、簡單、明了的特點。
　　設(shè)計電機與拖動的仿真實驗系統(tǒng),從而彌補高校實驗設(shè)備缺乏,同時起到輔助教學(xué)的作用。
　　
　　參考文獻(xiàn)?
　　[1]潘曉晟等. Matlab電機仿真精華50例[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2007.?
　　[2]邱曉林. 基于Matlab的動態(tài)模型與系統(tǒng)仿真[M]. 西安: 西安交通大學(xué)出版社, 2005.

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