在电气工程及其自动化专业中MATLAB的仿真应用价值探讨

摘 要 现如今，仿真软件的种类非常的多，而MATLAB正是由于其强大的功能，所以在许多的领域得到了广泛的应用，文章对在电气工程及其自动化业中MATLAB的仿真应用价值进行了阐述。在交直流调速系统、电力系统、电力电子应用技术以及电路和磁路中，我们可以利用MATLAB的仿真来对实践能力和积极性进行提高，从而在今后从事设计、开发电子产品等工作时，可以仿真计算以及计算机模拟自己所设计的电路，进一步的对参数和配置进行优化。

关键词 电气工程；自动化业；MATLAB；仿真应用

中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671-7597（2014）05-0189-02

MATLAB是大型的科技应用软件中的一类，同时它还是一个多工作多学科的平台。它具有很多的工具箱而且工具各不相同，同时，它也涉及了众多的领域，具体包括：虚拟现实技术、系统仿真、数值统计等。

1 在电气工程及其自动化专业中MATLAB的仿真应用

在电气工程及自动化专业中，其主要有电力系统分析、自动控制原和现代控制理论等，这些内容都具有非常强的理论性，所以对其比较难以掌握，同时，又具有很差的探索的积极性，因而无法得到理想的效果。所以，为了可以对这些情况进行改进，我们可以充分的对MATLAB中的Simulink工具进行利用，来仿真模拟一些相应的内容，这样可以使枯燥的内容更加的生动形象，从而探索的兴趣进行提高。

1）控制系统中对MATLAB的仿真与建模。在电气工程及自动化专业中，《现代控制理论》和《自动控制原理》是主要的和控制系统有关的内容。对于《自动控制原理》来说，我们在对系统进行自动控制的方式等进行设计和分析时可以运用MATLAB的仿真促使对设计和分析系统实现自动控制的各类方法、自动控制系统的工作原理以及控制器参数对于系统性能的影响等有一个充分的了解。

在控制系统中，我们可以用Simulink系统定性的对仿真进行分析，对各参数、各环节对于系统性能的影响以及改进性能的方法做出阐述。下面就用一个实例来进行分析，图1所示的是弹簧-质量-阻尼器机械位移的系统。图2是此动态系统Simulink的仿真模型，对在外力F（t）的影响下系统的反应进行分析，即质量块发生的位移。（在这里，质量块的质量m为5 kg，阻尼系数f为0.5，弹性系数k为5，而且质量块的初始速度和初始位移都是0。）在进行仿真模拟时，用户可以自己对外力进行定义，这样在不同作用下用户可以对系统的性能进行更深入的了解。

图1 弹簧-质量-阻尼器械系统位移的示意图

图2 弹簧-质量-阻尼器械位移的动态系统Simulink的仿真模型

2）电力拖动系统中对MATLAB的仿真与建模。在生产的过程中，电力拖动系统是一种电气设备，它是通过电动机来对生产机械进行带动的，同时它还要根据所给定的规律进行运动。自动控制装置和电动机是电力拖动装置的构成部分。若想要自动控制装置可以对自动化的对机械设备进行控制，我们可以通过按一定的规律变化对某些物理参量进行控制、控制电动机转速的调整、控制电动机的转矩等方式来实现。所以，对于电气工程及自动化专业来说，《电力拖动自动控制系统：运动控制系统》是一个很重要的内容。其主要包括交流调速、闭环控制直流的调速以及脉宽调制等，这些内容都能够利用MATLAB仿真来进行验证，从而对探索的兴趣进行提高。

3）电力系统分析中对MATLAB的仿真与建模。电力系统是一种消费、分配、传输以及生产电能的系统，它是由用电、配电、输电、变电和发电等环节构成的。电力系统分析包含对暂态过程、故障和稳态运行所进行的分析。我们需要对稳定进行计算、对短路故障进行计算和对电力系统潮流进行计算，这些也都是分析电力系统的基础。对这些主要内容进行分析时，我们都可以利用MATLAB的语言来进行辅助计算或者利用MATLAB中的simulink系统进行仿真建模。

电力系统的故障分析主要对电力系统中出现故障（包括非正常操作、断线和短路）时故障的电流电压以及他们在电网中的分布情况进行研究。

4）其他典型系统中MATLAB的应用。上述几点简单的对在电气工程及自动化专业的内容中MATLAB仿真的应用进行了阐述，在实际的工作中，通常情况下，工作人员在对一些准备建立的典型系统利用MATLAB仿真进行建模后来获取最佳的参数。运动控制联合系统以及电力电子技术得到了特别广泛的应用，它们包括了微机原理、自动控制、电机拖动等多种学科领域，同时也是一种应用性、综合性和实践性非常强的研究对象。对于电子电力器件来说，由于其自身具备开关非线性，因此它给分析系统和电路时造成了一定的阻碍，因此，一般我们经常使用分段线性处理以及波形分析的方法去对电力电子电路开展研究。在对运动控制联合的系统和电力电子的系统进行仿真分析的过程中，和MATLAB的仿真有关的软件给其提供了全新的平台与方法，而且还可以对很多典型的系统实行仿真分析。

2 结束语

本文对在电气工程和自动化专业中应用MATLAB的仿真重点的进行了讨论，也阐述了在该专业主要内容中关于Simulink以及MATLAB的应用情况。MATLAB不仅可以有助于有关范畴的工作人员仿真计算以及计算机模拟自己的设计，从而达到优化参数和配置的目的，同时也能够让该专业的人员在探索有关的内容时，既可以利用模拟仿真来对自己的兴趣和积极性进行提高，也可以更深入的对知识进行了解，从而掌握其精髓，以便在实际工作中可以顺利的进行利用。

参考文献

[1]齐晓慧，黄键群，董海瑞，杨志军.现代控制理论及应用[M].国防工业出版社，2007：56-57.

[2]MATLAB在电气工程及其自动化专业中的仿真应用[J].工程技术，2012（16）：109-110.