电拖仿真软件 基于ＧＵＩ功能的电拖仿真实验系统

　　摘要:本文介绍了运用Matlab的GUI(图形用户交户界面设计)功能,设计一个电机与拖动基础实验教学管理系统,通过统一的用户界面,来选择电机类型、实验项目、并借助于后台MATLAB的支持,进行仿真试验。
　　关键词:MATLAB/GUI;电机与拖动;实验系统
　　中图分类号:TM343 文献标识码:A
　　
　　1 概述
　　
　　MATLAB是Mathwors公司推出的当今国际上最流行的软件之一。它以矩阵运算为基础,把计算、可视化、程序设计融合到了一个可交互的工作环境中。实现工程计算、算法研究、建模、仿真和数据分析,具有可视化、科学和工程绘图、应用程序开发(包括GUI)功能。
　　电机与拖动是电气工程及其自动化、自动化专业的一门重要专业基础课程。它涉及电磁学、动力学及数学等多门学科。课堂讲授方式来讲授这门课的最大问题在于:难以用清晰、简洁的各种波形、图形来讲授诸如旋转磁场、绕组结构和电动机过渡过程等问题。目前,有很多的实验装置可以对电机及其拖动系统运行进行较好地测试与观察。但其价格昂贵,投资较大,在一些高校教学中难以实现。
　　本文介绍采用MATLAB/GUIDE(图形用户界面设计)设计电机与拖动的仿真实验系统,以弥补高校实验设备缺乏,也可以起到辅助教学的作用。
　　
　　2 电拖实验系统设计?
　　
　　2.1 实验系统界面设计
　　根据设计目标,在界面中插入学校背景和电拖仿真实验系统的标题,并在系统界面中设计3个列表框:电机类型、实验特性及实验说明,两个按钮:运行和退出,设计效果如下图所示。
　　
　　完成上述界面设计后,需实现如下功能:当单击电机的某个类型时,在实验特性列表框中会显示出相应的实验种类以供选择。以上功能的实现可设置列表框1(电机类型列表框)的回调函数如下:
　　function listbox1_Callback(hObject, eventdata, handles)
　　switch get(hObject,‘value’)
　　case{1,6,11,14},
　　set(handles.listbox2,‘string’,‘请选择电机类型’);
　　case{2,3,4,5},
　　set(handles.listbox2,‘string’,‘起动|串阻调速|调压调速|弱磁调速|机械特性’);
　　case{7,8},
　　set(handles.listbox2,‘string’,‘变极调速|变频调速|调节转差能耗调速’);
　　end
　　set(handles.listbox2,‘value’,1) ?
　　2.2 实验系统中实例介绍
　　当在界面中选择他励电动机并选择串阻调速时(如下图所示),
　　
　　可以启动simulink仿真界面,进行他励直流电动机的三级串阻起动仿真模型。并于实验说明窗口中显示该实验的有关说明。完成这种功能,这里编写列表框2(实验特性列表框)的回调函数如下:
　　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’;%打开存储于matlab的work中的预先设计好的仿真模型。
　　set(handles.listbox5,‘string’,‘此实验演示直流电动机三级串阻调速的电压、转速等波形’);%设置实验说明内容
　　……
　　%由于结构类似,此处省略部分相关程序。
　　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
　　打开了相应的三级起动simulink 模型如下图所示,进行仿真,打开转速与电压示波器,得到转速与电压波形。该simulink 模型为预先设计并存储于work文件夹中的。
　　
　　2.3 设置仿真界面的控制按钮
　　设置“运行” (pushbutton1)和“退出”(pushbutton2)按钮的回调函数如下,实现单击运行时进行选定实验的仿真。单击“退出”时退出仿真界面。
　　“运行”按钮程序
　　function _Callback(hObject, eventdata, handles)
　　globle mdl
　　open_system(mdl);
　　mdl="";
　　set(handles.pushbutton1,‘enable’,‘off’)
　　“退出”按钮程序
　　function _Callback(hObject, eventdata, handles)
　　close
　　
　　3 小结
　　
　　该系统将MATLAB与电机与拖动联系起来,建立了一个可交互的工作环境。从而实现仿真和数据分析,具有可视、简单、明了的特点。
　　设计电机与拖动的仿真实验系统,从而弥补高校实验设备缺乏,同时起到辅助教学的作用。
　　
　　参考文献?
　　[1]潘晓晟等. Matlab电机仿真精华50例[M]. 北京: 电子工业出版社, 2007.?
　　[2]邱晓林. 基于Matlab的动态模型与系统仿真[M]. 西安: 西安交通大学出版社, 2005.

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