MATLAB在《电路》中的计算与仿真分析

2016-10-22陈泓硕

数码世界 2016年10期

关键词：工具箱建模电路

陈泓硕

渤海大学工学院

MATLAB在《电路》中的计算与仿真分析

陈泓硕

渤海大学工学院

电子电路专业在电力专业中具有非常重要的地位，本文深刻地分析了电子电路的电路情况，可以通过各种 MATLAB汇编语言以及利用MATLAB可视化仿真方式，更好的进行复杂电路的分析及计算。我们都知道MATLAB可视化仿真环境有利于更好的分析电路，可以让复杂的计算变得更加简单，有利于电路分析提供辅助工具。

电子电路分析仿真 MATLAB 语言可视化仿真环境

1　引言

电子电力技术的分析关系到电能的电话控制，要对电路的原理更好地进行分析需要对电能进行变化测量，还要做好各种绘制以及分析工作，在对电路进行分析的过程中，我们可以通过手工的方式对电路图和波形图进行绘制，因为工作量很大，所以不够准确，Matlab、Simulink等仿真平台有利于技术人员更方便地开展工作，而且Matlab具有更强大的运行功能，可以进行向量以及复数的运算，还可以进行符号运算以及微积分的积分运算，这些是大量存在于可控整流以及直流电路中，整流输出直流的平均值，电路计算以及最小力练脚，通过Matlab这种求解方法，获得了更加快捷而准确的数据，有利于获得比较功能强大的函数，而且可以绘制比较准确的电压以及电流波形图，这种图形画是一种实体的仿真图形，更好地结合了电子技术中的元器件模块，包括整流装置电路以及利便装置电路，这种线路更加简单方便，而且有利于节约成本。

通过使用这种软件，我们可以更好地对电动机的直流调速系统以及第一流调速系统进行分析，可以更好地改变仿真软件上的比例系数，可以获得三相交流电压以及励磁电压的，可以对闭环系统的稳定性进行验证。

2　MATLAB软件简介

有许多软件公司都有自己的计算机仿真软件，可以更好地进行电路分析及仿真计算，主要有Pspice，EDA 、Protel、MATLAB 等，他们有各种优缺点有很强大的功能。 MATLAB 源于Matrix Laboratory 一词，原意为矩阵实验室。因为刚开始可以用于矩阵数值的计算，所以在市场化的发展过程中，不仅可以进行数值计算而且可以进行数据计算，因为这种新版本的推出获得了自己更新的功能，有利于最大范围地提升自身的能力，而且出现了许多工具箱，当前包括有数十个工具箱这些工具箱可以进行信号处理，虚拟现实已经模糊逻辑，而且有许多科研技术人员都在使用。

因为这种编程的规律和人们的科学运算规律是相同的，所以这种方法和其他的高级语言相比较而言，并不是很难掌握，通过这种编程方法可以获得排列公式以及求解，所以也叫做科学算法语言，在这种情况下，对要获得的问题答案只需按照要求得出就行了，数字表达式会以数字或者图形方式表达。

在刚开始产生的时候，因为具备强大的功能和开放性，所以在很多软件中得到优先使用，最新版本的软件有利于更好的进行符号运算，和相关的工具软件进行接口后，这种素质应战以及符号运算和同类的软件具有更大的优点，而且这种软件的开放性，而且能够更好的使用，这种软件作为高校教师以及科研人员的实用软件。

3　Simulink 仿真软件

3.1Simulink的特点

软件的前身就是 simulib，是在20世纪90年代出现的，通过数据库的形式可以挂接在MATLAB 上，这种软件有非常广泛熟知的软件名称，在这种MATLAB4. 2x 版本时期，Simulink不能随便的进行运行，只可以在这种环境中运行，这种软件是软件的拓展形式，而且有利于动态建模以及仿真，他和这种软件语言有着明显的区别，而且和用户有着连接的接口，用户更多的投入精力到模型建设上，而不是在编程上投入精力，当前公司已经发展的系列产品，可以和Stateflow 状态流进行配合，可以获得比较清晰的模型，最终可以进行实时仿真，通过和各种代码进行配合使用有利于更好地进行系统的设计和仿真，这种软件可以更好的进行通信系统以及电力系统的建模分析，这是一种动态系统分析的仿真软件，对于线性和非线性系统有的重要的意义，这种模型实现了两者的结合，而且可以进行多采样，不同的系统部分有不同的采样效率。

3.2Simulink 仿真建模的方法

Simulink 仿真建模的一般步骤如下：

（1）可以通过系统的对象建立各种模型；

（2）而且要建立对象的模型模块；

（3）要对对象的模型模块进行连接；

（4）通过仿真最终获得系统的结果。

在建模的过程中Simulink 提供了非常个性化的用户界面，用户只需要点击鼠标就可以进行建模，用户图形界面可以通过铅笔进行模型绘画，这和以前通过编程语言并且使用表达方程使用是不一样的，这种软件包含复杂的接收器以及线性组件，当然用户也可以自己制定模块，这种模型是一种分层次的，可以通过自上而下或者是自下而上的方式进行模型的建立，用户也可以查看系统以后需要双击系统的模型进入到系统的层面，这种方法有利于用户更好的建模以及各个部分更好的联系。

对模型进行定义后，可以通过菜单或者是命令窗口的方式进行仿真处理，菜单方式有利于更好地进行交互式工作，有利于更好地处理仿真， Scopes这种示波器具有各种显示模块，为更好地观察仿真的结果在仿真的时候需要改变参数，以后可以看到输出出现的各种变化，仿真结果可以显示在工作空间中，必须进一步的进行处理和可视化。

3.3用Smiulink中的电力系统模块库对动态电路进行仿真

通过图形可以更好的分析电路问题，但是在工具箱中并没有出现专门的函数工具箱，所以使用Simulink这种系统数据库模块，更好地实现电路图的仿真，可以更好的建立电路的仿真，可以分析 RC动态电路的开关，电路情况下可以进行响应，如果开关在一点的时候，可以在相当长的时间响应，如果开关在b点的时候，会对Simulink电路中的电流和电压产生影响，而且可以生成各种仿真波形图。下面图1为RC动态电路。

图1　RC动态电路

在 Simulink这种环境下可以进行电路的仿真，画出各种电路的仿真结构图，反正结构图是在这种环境中获得的，我们建立这个图形就可以进入到 Simulink这种仿真环境中，可以在这种命令窗口，点击〈Simulink〉回车键，就可以进入到Simulink环境中，然后打开数据库就可以找到模块，就可以建立各种电路仿真图。图2为RC电路S函数图。

（1）两个直流电源模块，可以将电压的参数分别进行设置；

（2）在各种支路中，不同的参数选择得到的电阻以及电感是不同的，需要设置电阻的时候，电感现象就要输入零，需要电感的时候电阻选项就是inf，需要电容的时候，电阻就是0，而电感的选项却为零；

图2　RC 电路 S函数框图

图3　仿真结果

（3）两个开关模块，在对参数进行 Breaker选择的时候，这么快可以获得参数，需要使用到这个数据库中的线路，通过图3可以对参数进行设置，在数据库中菜单项的设置停止时间一般为两秒，一般的设置时间不能够太长，需要进行适当的选择，只是大于过渡的时间就行了，不然的话，就不能够显示电路的动态过程，然后菜单项会进行仿真，得到了如下图3所示的仿真结果，这两种仿真结果是电容电流以及电压的波形图，这种软件只可以通过软件来改变，可以看到改变的时间常数也可以发现充电的快慢情况。