【正文】 語言是一種基于矩陣和數(shù)組的高級(jí)語言它具有流程控制語句、函數(shù)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、輸入輸出，并且具有面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)特性。用 MATLAB 編寫程序就像在便簽上列公式和求解一樣簡單。 MATLAB 工作環(huán)境集成了許多工具和程序，用戶工作環(huán)境中提供的功能完成它們的工作。 MATLAB 工作環(huán)境給用戶提供了管理工作空間內(nèi)存放變量和輸入輸出數(shù)據(jù)的功能，并給用戶提供了不同的工具用以開發(fā)、管理、調(diào)試文件和 MATLAB 應(yīng)用程序。 MATLAB 數(shù)學(xué)函數(shù)庫是數(shù)學(xué)算法的一個(gè)巨大集合。該函數(shù)庫既包括了諸如求和、余弦、復(fù)數(shù)運(yùn)算之類的簡單函數(shù)；也包含了矩陣、轉(zhuǎn)置、特征值、貝賽爾函數(shù)、快速傅里葉變換等復(fù)雜函數(shù)。 MATLAB 應(yīng)用程序接口（ API）是一個(gè) MATLAB 語言通 C 和 Fortran 等其它高級(jí)語言進(jìn)行交互的庫。包括從 MATLAB 調(diào)用其它程序（動(dòng)態(tài)鏈接），把 MATLAB 作為計(jì)算引擎來調(diào)用，還包括寫 MATLAB 數(shù)據(jù)文件。 Simulink 是用于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真的交互式系統(tǒng)。 Simulink 允許用戶在屏幕上繪制框圖來模擬一個(gè)系統(tǒng)，并能夠動(dòng)態(tài)的控制該系統(tǒng)。 Simulink 采用鼠標(biāo)驅(qū)動(dòng)方式，能夠處理線性、非線性、連續(xù)、離散、多變量及多系統(tǒng)等問題。 工具箱是 MATLAB 用來解決各個(gè)領(lǐng)域特定問題的函數(shù)庫，它是開放式的，可以應(yīng)用，也可以根據(jù)自己的需要進(jìn)行擴(kuò)展。 MATLAB 提供的工具箱為用戶提供了豐富而使用的資源，工具箱的內(nèi)容非常廣泛，涵蓋了科 學(xué)研究的很多門類。目前，以涉及數(shù)學(xué)、控制、通信、信號(hào)處理、經(jīng)濟(jì)、地理等多種學(xué)科的二十多種 MATLAB 工具箱投入使用。應(yīng)用 MATLAB 的各種工具箱可以在很大程度上減少用戶編程的復(fù)雜程度。 Simulink 簡介 Simulink 入門 Simulink 是 MATLAB 提供的實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個(gè)軟件包。他讓用戶把精力從編程轉(zhuǎn)向模型的構(gòu)造。 Simulink 一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)是為用戶省去了許多重復(fù)的代碼編寫工作，用戶就不用一步步的從最底層開始編起。 Simulink 的最新版本是 （包含在 里） ,啟動(dòng) Simulink 的方法有很多種 ,按照 MATLAB 的傳統(tǒng)方式 ,之要在 MATLAB 窗口輸入 Simulink 7 這樣 ,一個(gè)稱為 Simulink Library Browser 的窗口就會(huì)出現(xiàn)在桌面上 ,它的樣子如圖 31所示。 圖 Simulink Library Browser 的窗口 Simulink 是一個(gè)用來對(duì)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、仿真、和分析的軟件包。它支持線性和非線性系統(tǒng)、連續(xù)和離散時(shí)間模型，或者是兩者的混合。對(duì)于建模， Simulink 提供 了一個(gè)圖形化的用戶界面（ GUI），可以用鼠標(biāo)點(diǎn)擊和拖拉模塊的圖標(biāo)建模。通過圖形界面，用戶可以像用鉛筆在紙上畫圖一樣簡單。定義完模型后，可以通過 Simulink 的菜單或者在MATLAB 的命令窗口輸入命令對(duì)它進(jìn)行仿真，菜單對(duì)于交互式工作非常方便。使用 Scope或其它顯示模塊可以在運(yùn)行仿真時(shí)觀察到仿真的結(jié)果，另外，還可以在仿真時(shí)改變參數(shù)，并且立即就可以看到有什么變化，對(duì)它進(jìn)行分析。 Simulink 實(shí)時(shí)工作環(huán)境的作用及其主要特點(diǎn) Simulink 時(shí)實(shí)工作環(huán)境（ RealTime Workshop）自 動(dòng)的直接從 Simulink 的模塊圖生成C 語言代碼，這將允許連續(xù)、離散時(shí)間或者混合系統(tǒng)的模型可以運(yùn)行于各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)，其中包括實(shí)時(shí)硬件，但 Simulink 是必不可少的。 一、 Simulink 實(shí)時(shí)工作環(huán)境的作用 8 ⑴快速建模 作為一個(gè)快速建模工具，實(shí)時(shí)工作環(huán)境使得用戶可以快速實(shí)現(xiàn)自己的設(shè)計(jì)，而不用手工編寫長長的代碼然后進(jìn)行調(diào)試?？刂菩盘?hào)處理和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的算法可以通過開發(fā)圖形化的 Simulink 模塊圖，并且自動(dòng)生成 C 語言代碼來實(shí)現(xiàn)。 ⑵嵌入式實(shí)時(shí)控制 義演一個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)用 Simulink 設(shè)計(jì)出來，就可以 生成實(shí)時(shí)控制器或數(shù)字信號(hào)處理器的代碼，然后可對(duì)代碼進(jìn)行編譯、鏈接，最后裝載到目標(biāo)處理器中，實(shí)施工作環(huán)境支持 DSP 板，嵌入式控制系統(tǒng)，以及多種用戶和商業(yè)開發(fā)的硬件。 ⑶實(shí)時(shí)仿真 對(duì)循環(huán)中硬件仿真，可以為整個(gè)系統(tǒng)或指定的分系統(tǒng)創(chuàng)建和執(zhí)行代碼，典型的應(yīng)用包括訓(xùn)練仿真器，模型驗(yàn)證和測試。 ⑷單機(jī)仿真 單機(jī)仿真可以在你的主機(jī)上直接運(yùn)行或者傳送到另外的系統(tǒng)上以遠(yuǎn)程方式執(zhí)行。由于時(shí)間歷史數(shù)據(jù)被以二進(jìn)制或 ASCII 文件保存在 MATLAB 中，可以很容易的被裝入 MATLAB 中以進(jìn)一步的分析或圖形顯示。 二、實(shí)時(shí)工作 環(huán)境的特點(diǎn) 實(shí)時(shí)工作環(huán)境具有一系列復(fù)雜的能力和特性以提供實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用的靈活性。 (1) 自動(dòng)代碼生成以處理連續(xù)時(shí)間、離散時(shí)間和混合系統(tǒng)。 (2) 優(yōu)化代碼以保證快速執(zhí)行。 (3) 控制框架結(jié)構(gòu)應(yīng)用程序接口（ API）自動(dòng)的使用定制的 make 文件來創(chuàng)建和下載object 文件到目標(biāo)硬件上。 (4) 可移植的代碼使其應(yīng)用環(huán)境更加廣泛。 (5) 簡明、可讀并具有詳細(xì)注釋的代碼使得維護(hù)非常簡單。 (6) 從 Simulink 下載到外部硬件上的交互參數(shù)使系統(tǒng)在工作狀態(tài)下很容易調(diào)整。 (7) 一個(gè)菜單驅(qū)動(dòng)的圖形用戶界面使得軟 件的使用非常容易。 三、建立模型的一般步驟 在 Simulink 環(huán)境下，編輯模型的一般過程是：首先打開一個(gè)空白的編輯窗口，然后將模塊庫中的模塊復(fù)制到編輯窗口，并依照給定的框圖修改編輯窗口中模型的參數(shù)，再將各個(gè)模塊按照給定的框圖連接起來，這樣就可以對(duì)整個(gè)模型進(jìn)行仿真了。 在 Simulink 中打開一個(gè)空白的模型窗口有幾種方法： 在 MATLAB 的命令窗口種選擇 File|New|New Model 菜單項(xiàng)； 單擊 Simulink 工具欄中的“新建模型”圖標(biāo)； 選中 Simulink 菜單系統(tǒng)中的 File|New|New Model 菜單項(xiàng)； 還可以使用 new_system 命令來建立新模型。 9 無論采用那種方式，都漿自動(dòng)打開一個(gè)空白窗口模型，在這個(gè)窗口下我們可以任意的編輯所需要的系統(tǒng)模型了。 第 3 章 電力系統(tǒng)模塊集與簡單電子線路仿真 電力系統(tǒng)模塊集簡介 電力系統(tǒng)模塊集簡介 Simulink 中可以使用的電力系統(tǒng)仿真模塊集（ Power Systems Blockset）主要是由加拿大的 HydroQuebec 和 International 公司共同開發(fā)的，其功能非常強(qiáng)大，可以用于電路、電力電子系統(tǒng)、電機(jī)系統(tǒng)、 電力傳輸?shù)冗^程的仿真，它提供了一種類似電路建模的方式進(jìn)行模型繪制，在仿真前將自動(dòng)將其變化成狀態(tài)方程描述的系統(tǒng)形式，然后才能在 Simulink下進(jìn)行仿真分析。 在 MATLAB 命令窗口中鍵入 powerlib，則將得出如圖所示的模塊集。 圖 電力系統(tǒng)模塊集 當(dāng)然，電力系統(tǒng)模塊集中的器件還可從 Simulink 模塊瀏覽窗口中直接啟動(dòng)。可見，在該模塊集中還有很多子模塊集，雙擊每一個(gè)圖標(biāo)都將打開一個(gè)下級(jí)子模塊集，例如雙擊Electrical sources 圖標(biāo)將打開如圖所示的電源子模塊集，其中有直流和交流電源 ，以及各種受控電流源和電壓源等。若雙擊模塊集中的 Measurements 圖標(biāo)，則將的處如圖所示的子模塊集，其中有各種檢測端口，如電流表、電壓表和阻抗表，該組中還包括各種其他擴(kuò)展的子模塊集。 10 圖 電源子模塊集與檢測子模塊集 現(xiàn)將電力系統(tǒng)模塊集中所包含的模塊作以簡介。電力系統(tǒng)模塊集包含的模塊有：Connectors(連接器庫 )， Electrical Sources（電源庫）， Elements(元件庫 )， Extra Library(附加庫 )， Machines(電機(jī)庫 )， Measurements(儀表庫 )， Power Electronics(電力電子元件庫 )，Powergui(電源圖形用戶界面模塊 )。 （ 1）電源模塊中的模塊有直流電壓源、交流電壓源、交流電流源、可控電壓源、可控電流源五個(gè)模塊。 （ 2）元件庫中的模塊有：串聯(lián) RLC 支路、串聯(lián) RLC 負(fù)載、并聯(lián) RLC 支路、并聯(lián)RLC 負(fù)載、線性變壓器、飽和變壓器、互感器、電涌放電器、分布參數(shù)線路、短路器、π 截面導(dǎo)線等十一個(gè)模塊。 （ 3）電力電子元件模塊庫中的模塊有：理想開關(guān)、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管、門電路、二級(jí)管、可控硅等六個(gè)模塊。 （ 4）儀表模塊庫中的模塊有：電壓測 量模塊和電流測量模塊。 （ 5）連接器模塊庫中的模塊有：接地（輸入、輸出）兩個(gè)模塊，局部接地（輸入、輸出）兩個(gè)模塊， T 形和 L 形連接器模塊，多進(jìn)多出（水平、垂直）連接器模塊、多進(jìn)多出（水平、垂直）薄連接器模塊。 （ 6）電機(jī)模塊庫中的模塊包括簡單同步電機(jī)三個(gè)模塊，永磁同步電機(jī)兩個(gè)模塊，異步電機(jī)三個(gè)模塊，渦輪與調(diào)節(jié)器兩個(gè)模塊、同步電機(jī)四個(gè)模塊。 （ 7）電源庫附加模塊庫又包括測量模塊庫，三相模塊庫，控制模塊庫和附加電機(jī)模塊庫。 11 圖 元件庫 測量模塊庫，有三個(gè)模塊。 三相模塊庫，有十五個(gè)模塊。