摘要:本文介紹了運(yùn)用Matlab的GUI(圖形用戶交戶界面設(shè)計(jì))功能,設(shè)計(jì)一個(gè)電機(jī)與拖動(dòng)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)教學(xué)管理系統(tǒng),通過(guò)統(tǒng)一的用戶界面,來(lái)選擇電機(jī)類(lèi)型、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目、并借助于后臺(tái)MATLAB的支持,進(jìn)行仿真試驗(yàn)。
　　關(guān)鍵詞:MATLAB/GUI;電機(jī)與拖動(dòng);實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
　　中圖分類(lèi)號(hào):TM343 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A
　　
　　1 概述
　　
　　MATLAB是Mathwors公司推出的當(dāng)今國(guó)際上最流行的軟件之一。它以矩陣運(yùn)算為基礎(chǔ),把計(jì)算、可視化、程序設(shè)計(jì)融合到了一個(gè)可交互的工作環(huán)境中。實(shí)現(xiàn)工程計(jì)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(kāi)發(fā)(包括GUI)功能。
　　電機(jī)與拖動(dòng)是電氣工程及其自動(dòng)化、自動(dòng)化專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程。它涉及電磁學(xué)、動(dòng)力學(xué)及數(shù)學(xué)等多門(mén)學(xué)科。課堂講授方式來(lái)講授這門(mén)課的最大問(wèn)題在于:難以用清晰、簡(jiǎn)潔的各種波形、圖形來(lái)講授諸如旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)、繞組結(jié)構(gòu)和電動(dòng)機(jī)過(guò)渡過(guò)程等問(wèn)題。目前,有很多的實(shí)驗(yàn)裝置可以對(duì)電機(jī)及其拖動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行較好地測(cè)試與觀察。但其價(jià)格昂貴,投資較大,在一些高校教學(xué)中難以實(shí)現(xiàn)。
　　本文介紹采用MATLAB/GUIDE(圖形用戶界面設(shè)計(jì))設(shè)計(jì)電機(jī)與拖動(dòng)的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),以彌補(bǔ)高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏,也可以起到輔助教學(xué)的作用。
　　
　　2 電拖實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)?
　　
　　2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)界面設(shè)計(jì)
　　根據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo),在界面中插入學(xué)校背景和電拖仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的標(biāo)題,并在系統(tǒng)界面中設(shè)計(jì)3個(gè)列表框:電機(jī)類(lèi)型、實(shí)驗(yàn)特性及實(shí)驗(yàn)說(shuō)明,兩個(gè)按鈕:運(yùn)行和退出,設(shè)計(jì)效果如下圖所示。
　　
　　完成上述界面設(shè)計(jì)后,需實(shí)現(xiàn)如下功能:當(dāng)單擊電機(jī)的某個(gè)類(lèi)型時(shí),在實(shí)驗(yàn)特性列表框中會(huì)顯示出相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)種類(lèi)以供選擇。以上功能的實(shí)現(xiàn)可設(shè)置列表框1(電機(jī)類(lèi)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(qǐng)選擇電機(jī)類(lèi)型’);
　　case{2,3,4,5},
　　set(handles.listbox2,‘string’,‘起動(dòng)|串阻調(diào)速|(zhì)調(diào)壓調(diào)速|(zhì)弱磁調(diào)速|(zhì)機(jī)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(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中實(shí)例介紹
　　當(dāng)在界面中選擇他勵(lì)電動(dòng)機(jī)并選擇串阻調(diào)速時(shí)(如下圖所示),
　　
　　可以啟動(dòng)simulink仿真界面,進(jìn)行他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)的三級(jí)串阻起動(dòng)仿真模型。并于實(shí)驗(yàn)說(shuō)明窗口中顯示該實(shí)驗(yàn)的有關(guān)說(shuō)明。完成這種功能,這里編寫(xiě)列表框2(實(shí)驗(yàn)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(kāi)存儲(chǔ)于matlab的work中的預(yù)先設(shè)計(jì)好的仿真模型。
　　set(handles.listbox5,‘string’,‘此實(shí)驗(yàn)演示直流電動(dòng)機(jī)三級(jí)串阻調(diào)速的電壓、轉(zhuǎn)速等波形’);%設(shè)置實(shí)驗(yàn)說(shuō)明內(nèi)容
　　……
　　%由于結(jié)構(gòu)類(lèi)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(kāi)了相應(yīng)的三級(jí)起動(dòng)simulink 模型如下圖所示,進(jìn)行仿真,打開(kāi)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(jì)并存儲(chǔ)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(yùn)行” (pushbutton1)和“退出”(pushbutton2)按鈕的回調(diào)函數(shù)如下,實(shí)現(xiàn)單擊運(yùn)行時(shí)進(jìn)行選定實(shí)驗(yàn)的仿真。單擊“退出”時(shí)退出仿真界面。
　　“運(yùn)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(jī)與拖動(dòng)聯(lián)系起來(lái),建立了一個(gè)可交互的工作環(huán)境。從而實(shí)現(xiàn)仿真和數(shù)據(jù)分析,具有可視、簡(jiǎn)單、明了的特點(diǎn)。
　　設(shè)計(jì)電機(jī)與拖動(dòng)的仿真實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),從而彌補(bǔ)高校實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏,同時(shí)起到輔助教學(xué)的作用。
　　
　　參考文獻(xiàn)?
　　[1]潘曉晟等. Matlab電機(jī)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(dòng)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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