电气工程仿真与辅助设计

4)出色的图形处理功能，支持符号计算
4)出色的图形处理功能，支持符号计算
基来自百度文库 Maple 的 Symbolic Math Toolbox
% 符号矩阵 >> G = sym(‘[cos(t), sin(t); -sin(t), cos(t)]’) G = [ cos(t), [ -sin(t), sin(t)] cos(t)]
仿真分类： 物理仿真、数学仿真 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
仿真要素： 系统——研究的对象 模型——系统的抽象 计算机——工具与手段
系统
建立数学模型
仿真实验
结果分析
模型
建立仿真模型
计算机
数学仿真过程：
辨识实际系统的数学模型 建立仿真模型
编制仿真程序 否
验证是否正确 是 仿真实验
3、MATLAB软件的优势及特点：
1)友好的工作平台和编程环境
2)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)强大的科学计算与数据处理能力
C语言的解法：
MATLAB的解法：
>>
x = A\b
矩阵左除算子
3)强大的科学计算与数据处理能力 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。 C语言的解法： MATLAB的解法：
电气工程仿真与辅助设计
第1章
内容：
概述
☼ 系统仿真概述 ☼ MATLAB简介
第1章 1.1 系统仿真概述
1、系统仿真基本概念
仿真： 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 律的综合评估与预测。 仿真模型： 对所研究的对象某些方面进行抽象概括的 装置 仿真原则： 相似性原则
2） 常用仿真软件 MATLAB: 1.美国MathWorks公司 2.数值分析、工程绘图、系统仿真
ANSYS：（结构、热、流
体、电磁和声学运用有限 元分析软件） 1 求解“热—结构耦 合”、“磁—结构耦合” 以及“电—磁—流体—热 耦合”等问题 2 多种物理介质相互作 用下的“动态性能”
ADAMS:
Partial Differential Equation
…… …
6)实用的程序接口和发布平台
、
7)模块化的设计和系统级的仿真
4、MATLAB窗口环境：
1)桌面平台
2)M文件的编程调试环境(.m)
3)图形界面(.fig)
4)simulink界面(.mdl)
5)帮助系统
返回
2、仿真软件的发展 程序编程阶段：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C、FORTRAN等） 来编写。
程序软件包阶段：出现了“应用子程序库”。 交互式语言阶段（仿真语言）：仿真语言可用一
条指令实现某种功能，如“对矩阵求逆”，使用人员 不必考虑什么算法，以及如何实现等低级问题。
% 函数微分 >> f = ’sin(x)^2’; >> diff(f) ans = 2*sin(t)*cos(t)
5)应用广泛的模块集和工具箱
Spline Simulation Signal Processing Matlab Statistics
Neural Network
Wavelet
Image Processing
2、MATLAB软件的发展 1980年前后，MATLAB(MATrix LABoratory,矩 阵实验室)语言为数学问题的计算机求解； 之后，正值控制界的蓬勃发展，很快出现了 MATLAB编写的控制系统工具箱，成为控制界 的计算机语言； 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。
main(） { >> a=[1,1]; int a1,a2,a3,i; for i=3:100, a1=1;a2=1;printf("%d %d ",a1,a2); a(i)=a(i-1)+a(i-2); for(i=3;i<=100;i++) end; { a a3=a1+a2;printf("%d",a3);a1=a2;a2=a3; } 容易发现用C语言编写的程序，计算结果是错误的。运行到24项的结果出现负数， } 之后结果有正有负。由于int表示的数值范围（-32767,32767），超出此范围结果 错误。即使用long型也不能解决问题。 而MATLAB,即使超出范围，会把结果保留相应的有效数字，只是精度存在局限性。 可使用符号运算避免这类问题，a=sym([1,1])。
1 2 美国MDI/MSC公司 运动学/动力学/机电一体化
PSPICE：（模拟电路CAD软件）
1 电子电路仿真软件 2 ORCAD公司的商业化EDA软件 3 直流/交流电路、瞬态特性优化设计、 数字 模拟混合电路、电路绘图——仿真一体化
第1章 1.2 MATLAB简介
1、MATLAB软件 • MATLAB是MATrix LABoratory(矩阵实验室) 的缩写。 • 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 算，大大地减少了计算工作量。 • MATLAB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 仿真计算软件之一。
模型化图形组态阶段：符合设计人员对基于模型图
形化的描述
3、仿真技术的应用 1） 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