电气工程仿真与辅助设计课件

1、电气工程仿真与辅助设计内容：内容： 系统仿真概述系统仿真概述 MATLAB MATLAB简介简介1.1 1.1 系统仿真概述系统仿真概述第第1 1章章利用仿真模型代替实际系统进行实验与研究利用仿真模型代替实际系统进行实验与研究的方法。实现对实际系统运行状态和演化规的方法。实现对实际系统运行状态和演化规律的综合评估与预测。律的综合评估与预测。1 1、系统仿真基本概念、系统仿真基本概念对所研究的对象某些方面进行抽象概括的对所研究的对象某些方面进行抽象概括的装置装置仿真：仿真：仿真模型：仿真模型：仿真原则：仿真原则：相似性原则相似性原则仿真分类：仿真分类：物理仿真、数学仿真物理仿真、数学仿真获得数学

2、模型的途径：获得数学模型的途径：通过已知的物理定律及数学推导获得模型通过已知的物理定律及数学推导获得模型仿真要素：仿真要素：系统系统研究的对象研究的对象模型模型系统的抽象系统的抽象计算机计算机工具与手段工具与手段系统系统模型计算机建立数学模型建立数学模型建立仿真模型建立仿真模型仿真实验仿真实验结果分析结果分析数学仿真过程：数学仿真过程：辨识实际系统的数学模型辨识实际系统的数学模型建立仿真模型建立仿真模型编制仿真程序编制仿真程序仿真实验仿真实验验证是否正确验证是否正确是是否否返回2 2、仿真软件的发展、仿真软件的发展模型化图形组态阶段：模型化图形组态阶段：符合设计人员对基于模型图符合设计人员对基

3、于模型图形化的描述形化的描述程序编程阶段：程序编程阶段：所有问题（如：微分方程求解、矩阵所有问题（如：微分方程求解、矩阵运算、绘图等）都是用高级算法语言（如运算、绘图等）都是用高级算法语言（如C C、FORTRANFORTRAN等）等）来编写。来编写。程序软件包阶段：程序软件包阶段：出现了出现了“应用子程序库应用子程序库”。交互式语言阶段（仿真语言）：交互式语言阶段（仿真语言）：仿真语言可用一仿真语言可用一条指令实现某种功能，如条指令实现某种功能，如“对矩阵求逆对矩阵求逆”，使用人员，使用人员不必考虑什么算法，以及如何实现等低级问题。不必考虑什么算法，以及如何实现等低级问题。1 1） 仿真技术

4、的应用仿真技术的应用 航空与航天工业：飞行员及宇航员训练用飞行仿真模拟器 电力工业：电力系统动态模型实验 原子能工业：模拟核反应堆 石油、化工及冶金工业 非工程领域：医学、社会学、宏观经济与商业策略的研究3、仿真技术的应用2 2） 常用仿真软件常用仿真软件ADAMSADAMS: :1 1 美国美国MDI/MSCMDI/MSC公司公司2 2 运动学运动学/ /动力学动力学/ /机电一体化机电一体化PSPICEPSPICE：（模拟电路（模拟电路CADCAD软件）软件）1 1 电子电路仿真软件电子电路仿真软件2 ORCAD2 ORCAD公司的商业化公司的商业化EDAEDA软件软件3 3 直流直流/

5、/交流电路、瞬态特性优化设计、交流电路、瞬态特性优化设计、 数字数字模拟混合电路、电路绘图模拟混合电路、电路绘图仿真一体化仿真一体化1.2 MATLAB1.2 MATLAB简介简介第第1 1章章1 1、MATLABMATLAB软件软件 MATLABMATLAB是是MATrix LABoratory(MATrix LABoratory(矩阵实验室矩阵实验室) )的缩写。的缩写。 它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。它是以矩阵为基础的交互式程序计算语言。 其功能强大，可方便地进行科学与工程计其功能强大，可方便地进行科学与工程计算，大大地减少了计算工作量。算，大大地减少了计算工作量。 MATLAB

6、MATLAB包含了众多工程计算、仿真功能及包含了众多工程计算、仿真功能及庞大的工程系统，是目前世界上最流行的庞大的工程系统，是目前世界上最流行的仿真计算软件之一。仿真计算软件之一。之后，正值控制界的蓬勃发展，很快出现了之后，正值控制界的蓬勃发展，很快出现了MATLABMATLAB编写的控制系统工具箱，成为控制界编写的控制系统工具箱，成为控制界的计算机语言；的计算机语言；2 2、MATLABMATLAB软件的发展软件的发展19801980年前后，年前后，MATLAB(MATrix LABoratory,MATLAB(MATrix LABoratory,矩矩阵实验室阵实验室) )语言为数学问题的计

7、算机求解；语言为数学问题的计算机求解；目前，大部分工具箱都是面向控制和相关学目前，大部分工具箱都是面向控制和相关学科，也在其他领域被使用。科，也在其他领域被使用。3 3、MATLABMATLAB软件的优势及特点：软件的优势及特点：1)1)友好的工作平台和编程环境友好的工作平台和编程环境2)2)简单易用的程序语言，支持二次开发简单易用的程序语言，支持二次开发 m=1+2i; n=3+4i; s=add(m,n)3)3)强大的科学计算与数据处理能力强大的科学计算与数据处理能力MATLABMATLAB的解法：的解法： x = Ab x = Ab矩阵左除算子C C语言的解法：语言的解法：3)3)强大的

8、科学计算与数据处理能力强大的科学计算与数据处理能力MATLABMATLAB的解法：的解法： a=1,1; a=1,1;for i=3:100for i=3:100, ,a(i)=a(i-1)+aa(i)=a(i-1)+a( (i-2i-2) ); ;end;end;a aC C语言的解法：语言的解法：已知a1=1,a2=1,随后的元素可以由ak=ak-1+ak-2,k=3,4.计算出来。试用计算机列出该数列的前100项。main(） int a1,a2,a3,i; a1=1;a2=1;printf(%d %d ,a1,a2); for(i=3;i G = sym(cos(t), sin(t);

9、 -sin(t), cos(t)G = cos(t), sin(t) -sin(t), cos(t)% 函数微分 f = sin(x)2; diff(f)ans = 2*sin(t)*cos(t)5)5)应用广泛的模块集和工具箱应用广泛的模块集和工具箱MatlabSimulationSignal ProcessingPartial Differential EquationSplineStatisticsImage ProcessingNeural NetworkWavelet6)6)实用的程序接口和发布平台实用的程序接口和发布平台、7)7)模块化的设计和系统级的仿真模块化的设计和系统级的仿真