图形用户界面( GUI) 是包括窗口、图标、菜单、 工具条等对象的用户界面。用户可以用鼠标点击 选择或者激活这些对象, 以引起相应的动作或发生 变化。MATLAB 中的基本图形用户界面对象分成 三类: 用 户界面控件对 象( uicont rol) 、下拉式菜单 对 象 ( uimenu ) 以 及 内 容 式 菜 单 对 象 ( uicon2 t extmenu) 。其 中用 户界面 控件对 象可以 建立按 钮、列表框、编辑框、滑标、复选框等图形用户界面 对象, 下拉式菜单对象可以建立下拉式菜单和子菜 单等图形用 户界面对象, uicontext menu 则能建立 内容式菜单用户对象。应用上述对象, 进行周密的 组织设计, 就可以得到一个界面友好、人机交互方 便、操 作 简 便、功 能 强 大 的 图 形 用 户 界 面。在 MATLAB 命令 窗口键 如 guide 命 令或 选择 菜单 F ile/ New/ GU I, 就会得到 MATLAB 图形用户界面 的设计窗口。它支持可视化编程, 它的方便程度有 些类似 VB。
图 6 RLC 串联电路相量图和正弦波形图
图的例子。该示例实现的功能是根据用户在参数 编辑栏( 图中右侧 R、XL、XC) 输入的数据, 当用 户按/ 相量图0 按钮时, 显示出 RLC 串联电路的相 量图, 并在左下列表栏显示 u 与 i 的相位差 U的值; 当用户按/ 正弦波形0 按钮时, 显示 RLC 串联电路 的 u 、i 、ur 、ul 、uc 的正弦波形, 并在左下栏列表框 中显示 u 与 i 的相位差 U的值、uc 与i 的相位差 Uc、 ul 与 I 的相位差 Ul 的值以及 I 、Ur 、Uc、Ul 的值 ( 如图 7) 。相量图和正弦波形图中以不同的颜色区 分 R、L、C 的电压和电流。MTALAB 外部程序接 口包含 MATLAB 编译器( Compiler ) , 它在 MAT2 LAB 环境下运行, 可以将 M 文件转化为 C、C+ + 、 P 等各种不同类型的源代码, 并在此基础上根据需 求生成 MEX 文件、独立可执行应用程序( st andalone applicat ions) 、S 函数等文件类型, 极大提高程 序的运行速度和代码执行效率。尤其是独立可执 行 应用 程序可以 完全脱离 MAT LAB环 境独立 运
设计窗口右侧窗口区域就是设计区, 双击设计 区, 可以得到图形对象的属性编辑器, 用户通过修 改其中的内容来改变生成界面的属性。如界面的 大 小、颜 色、标 题 栏 名 称 等。 常 用 的 属 性 有 MenuBar、Name、NumberT it le、Unit s、Posit ion、 T oolbar、Visible 等。
图 1 电路图
图 5 VR、VC 的波形图
图 2 电力系统模 块集连接的完整仿真框图
下面再看一个暂态分析的例子。如图 3 所示
图 3 暂态分析例子
将需要的波形放大观察, 从示波器显示的 VR 波形 可以看到它在 t = 0. 1s 以前值为 0, t = 0. 1s 从 12 ~ 12. 5V 开始衰减, 符合理论计算 S2 闭合后电压 uR = 12. 14e- 10( t- 0. 1) V 的结果。而从示波器上观
0 引言
MATLAB 是一套数值分析软件, 可以实现数 值分析、优化、统计、偏微分方程数值解、自动控制、 信号处理、图像处理等若干领域的计算和图形显示 功能。自 上世 纪 80 年 代 MathWorks 公 司 推出 MATLAB, 经过十几年的发展, 它已经成为国际上 最流行的科学与工程计算的软件工具和具有广泛 应用前景的计算机高级编程语言。MAT LAB 语言 以复数钜阵作为基本编程单元, 具有强大的数值计 算功能、图形表达功能及可视化的仿真环境, 并且 简单易学、具可扩展性。另外 MATLAB 还提供了 图形 用户界 面设计与 开发功 能。应 用 MAT LAB 编写的程序还可以经过 编译, 形成 独立可执行程 序, 脱离 MAT LAB 环境运行。
电力系统模块中也提供了功率电子系统仿真 的功能, Power Elect ronics 图标下的子模块集提供
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ht t p: // ZZHD. chinajournal. net. cn E2mail: ZZHD@chinajournal. net . cn 5 机械制造与自动化6
# 电气 技术 与自 动化#
择所需元件, 通过简单的鼠标拖放、连线和双击元 件设定元件参数等操作, 就可以组成仿真框图。它 实际上是提供了一种类似电路建模的方式进行模 型绘制, 在仿真前将自动变化成状态系统方程描述 的系统形式, 然 后才能在 Simulink 下进行仿真分 析。
112 电路的仿真
如图 1 所示的电路中, 需要求电阻 R 上的电 流I 。图 2 为应用 AT LAB6. 1/ Simulink4. 1 中的电 力系统模块集所连接的完整仿真框图, 其中的数字 显示模块显示了运行结果 I = - 1A, 这与应用戴 维宁定理计算的结果相同。
电工学是一门非电专业的技术基础课, 它详尽 地阐述了电工技术的基本理论、基本定律、基本概 念及基本分析方法和理论的实际应用。其中存在 许多数值计算问题和解析求解问题。在电工学课
程中应用 MATLAB, 可以提高教学效率及教学水 平, 增强学生对理论概念和方法的理解掌握。
1 电力 系统 模块 集 ( Power System Block set )
谢捷如, MATLAB 仿真技术的研究及应用
了二极管( Diode) 、晶闸管模块( Thyristor) 、可关断 可控硅( GTO) 、场效应管( MOSFET) 、绝缘栅二极 管( IGBT) 等模块。这里就不详细叙述了。
2 MAT LAB 图形用户界面( GU I) 设 计技术
这里还有另外一种方法, 可能更适合教师在课 堂教学中使用, 就是利用 MATLAB 提供的图形用 户界面设计技术。
图 4 电力模块系统仿真框图
中的电力模块系统所设计的仿真框图。模块 V1 测 量电容 C 两端的电压, 模块 V 测量电阻 R 两端的 电压, 两模块输出接一个双坐标 轴示波器, uc = VC, uR = VR。示波器将 VR、VC 的波 形显示出 来( 如图 5 所示) 。通过示波器上的放大按钮, 可以
Machi ne Bui ldi ng & Au tomati on , Oct 2002 , ( 5 ) : 75278
求值的字符串, 在该控件对象被选中或改变时, 系 统将自动对之求值。一般经常调用函数, 所以也称 回调函数。
设计图形用户界面的一般过程包括如下几步: 第一步通常最好预先在纸上设计好自己的图 形用户界面示意图。 第二步布 置 GU I: 在 MATLAB 提 供的 GUI 设计窗口中, 按照第一步的示 意图放置所需 的控 件、坐标轴。 第三步编写 GUI 程序: 编写控件的回调函数 ( M 文件) 。 如果需要用到菜单, 再进行以下步骤。 第四步将所需菜单加到图形用户界面的适当 位置。 第五步为菜单编写回调函数( M 文件) 。 图 6 是一个 RLC 串联电路相量图和正弦波形
收稿日期: 2002206218 作者简介: 谢捷如( 19682 ) , 女( 汉族) , 广东人, 硕士研究生。
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谢捷如, MATLAB 仿真技术的研究及应用
察 VC 的波形, 可以看到在 t = 0. 1s 后波形有所变 化, 这是因为 t = 0~ 0. 1s 时, uc = 20( 1- e- 5 t ) V; 而从 t = 0. 1s 开始 uc = 20( 1- e- 5t ) V。
也可以通过设定仿真参数中的变量返回, 将可 以在 MAT LAB 的工作空间调用仿真的数据, 通过 编程对之进行所希望作的数据分析以及利用仿真 数据画图。
的电路中, U = 20V, C = 4LF , R1 = R = 50k8 , 在 t = 0s 时闭合 S1, 在 t = 0. 1s 时闭合 S2。设 uc = ( 0 ) = 0, 求电容上的电压 uc 以及R 上的电压 uR。图 4 所示为应用 MAT LAB6. 1/ Simulink4. 1
左侧 工具 栏 是 Push Butt on、Toggle But ton、 Radio Butt on、CheckBox、Edit T ext 、St atic Text 、 Slide、F rame、List Box、Popup Menu 等控件 对象及 Axes 坐标轴对象。从中选择 一个对象, 可以通过 鼠标拖放在设计区生成该对象。在创建图形对象 后, 通过双击该对象, 就可以得到它的属性编辑器, 同样通过修改其中的内容来改变该控件对象的属 性。如显示的字符、大小、位置等。常用的属性有 U nits、Position、String、CallBack、Enable、Cdata、 T ag、Interruptable 等。其中 CallBack 属性 是图形 用户界面设计中最重要的属性, 它是连接程序界面 整个程序系统的功能。它的值应该是一个可直接
The Slation
XIE Jie2ru ( College of Automation Engineering, Nanjing Universit y of Aeronaut ics and Ast ronaut ics, JS Nanjing 210016, China) Abstr act: F irst ly, this paper describes t he met hods of using Power Syst em Blockset of MAT LAB6. 1/ Simulink4. 1 briefly, and present s several examples to explain t he application in electrot echnics. Secondly, it describes Graphical User Interfaces ( GUI) of MATLAB briefly and gives the general steps of designing GUI, and present s a example in elect rot echnics. At last , it describes MAT LAB Compiler briefly. Key words: MATLAB; graphical user int erfaces; elect rot echnician; simulat ion