【正文】 arameters of the system to achieve the required results and performance, so that you can greatly speed up the system analysis or design process, and some of device changes the output voltage waveform when pared to the more intuitive convenient. Keywords: MATLAB Threephasehalfcontrolledbridge Simulation Model Convenient 中州大學畢業(yè)設計 3 1 MATLAB 簡介 在科學研究和工程應用中，往往要進行大量的數學計算，其中包括矩陣運算。這些運算一般來說難以用手工精確和快捷地進行，而要借助計算機編制相應的程序做近似計算。目前 流行用 Basic、 Fortran 和 c語言編制計算程序 , 既需要對有關算法有深刻的了解，還需要熟練地掌握所用語言的語法及編程技巧。對多數科學工作者而言，同時具備這兩方面技能有一定困難。通常，編制程序也是繁雜的，不僅消耗人力與物力 ,而且影響工作進程和效率。為克服上述困難，美國 Mathwork公司于 1967 年推出了“ Matrix Laboratory”（縮寫為 Matlab）軟件包，并不斷更新和擴充。目前最新的 版本（ windows 環(huán)境）是一種功能強、效率高便于進行科學和工程計算的交互式軟件包。其中包括：一般數 值分析、矩陣運算、數字信號處理、建模和系統(tǒng)控制和優(yōu)化等應用程序，并集應用程序和圖形于一便于使用的集成環(huán)境中。在此環(huán)境下所解問題的 Matlab 語言表述形式和其數學表達形式相同，不需要按傳統(tǒng)的方法編程。不過， Matlab 作為一種新的計算機語言，要想運用自如，充分發(fā)揮它的威力，也需先系統(tǒng)地學習它。但由于使用 Matlab 編程運算與人進行科學計算的思路和表達方式完全一致，所以不象學習其它高級語言 如Basic、 Fortran 和 C 等那樣難于掌握。實踐證明，你可在幾十分鐘的時間內學會Matlab 的基礎知識，在短短幾個小 時的使用中就能初步掌握它 .從而使你能夠進行高效率和富有創(chuàng)造性的計算。 Matlab 大大降低了對使用者的數學基礎和計算機語言知識的要求，而且編程效率和計算效率極高，還可在計算機上直接輸出結果和精美的圖形拷貝，所以它的確為一高效的科研助手。自推出后即風行美國，流傳世界。 MATLAB 在整流電路中的應用 從事電力和電子工程開發(fā)設計的技術人員，常常要把所設計的電路進行實物接線和調試。過去，傳統(tǒng)的設計方法是：制作一些實驗電路板，通過繁瑣的線路連接，利用實際的元器件利用實驗和調試，在儀器上取得一些數據和參數 后再修正原來設計的電路，已達到最佳設計要求。由于受工作場地、儀器設備、元器件 中州大學畢業(yè)設計 4 品種、元器件價格和元器件數量的限制，很多實驗往往無法順利完成，這樣一來既束縛了技術人員的手腳，又影響了設計工作的正常進行。為了克服上述困難，可以采用 MATLAB 的 Simulink 軟件在計算機上進行電路的模擬和仿真。 MATLAB 軟件是一套具有很高實用價值的計算機輔助設計工具，為從事電力和電子專業(yè)的技術人員提供了極大的方便，再也無需受到有限條件的制約和資金的困擾，使設計工作可以非常順利地進行，節(jié)省了大量時間，節(jié)約了一定得資金。同其他電路 仿真軟件相比 ,MATLAB 具有功能強大，界面直觀，操作方便等優(yōu)點，他改變了有些電路仿真軟件輸入電路采用文本方式的不便之處， MATLAB 軟件在創(chuàng)建電路、選用元器件、選擇測試儀器等方面，都可以直接從屏幕圖形中選取，而且選取的測試儀器的圖形與實際電路的波形基本相似，使技術人員很容易理解和掌握，從而提高了設計工作的效率。 MATLAB 的特點 MATLAB 直觀、簡單的電氣系統(tǒng) SimPowerSystems(實體圖形化仿真模型 ) 在 MATLAB 的 Simulink 里，提供了一個實體圖形化仿真模型，與 數學模型相對應。有文獻把“ SimPowerSystems” 譯成電力系統(tǒng)，筆者認為這有與強電領域的電力系統(tǒng)相混淆之弊，故在此譯成電氣系統(tǒng)。實體圖形化模型庫中的模塊就是實際工程里實物的圖形符號，例如，代表電阻、電容、電感、電機、觸發(fā)器與晶閘管整流裝置、電壓表等事物的特有圖形符號，將這些實際物體的圖形符號連接就能成為一個電路、一個裝置或是一個系統(tǒng)，它不是真是的物體，而是實際物體的圖形化模型。這種實體圖形化模型的仿真（有文獻稱為按系統(tǒng)原理圖進行的仿真）更具有使用價值與低成本等特點。 編程效率高 MATLAB語言提供了豐富的庫函數（稱為 M文件），既有成用的基本庫函數，又有種類齊全、功能豐富多樣的專用工具箱 Toolbox 函數。函數即使預先編制好的子程序。在編制程序時，這些庫函數都可以被直接調用。這無疑會大大提高編程效率。 MATLAB 是一種面向科學與工程計算的高級語言，允許用數學形式的語言編寫程序，且比 Basic、 Fortran 和 C等語言更加接近我們書寫計算公式的思維方式，用 Matlab 編寫程序猶如在演算紙上排列出公式與求解問題。因此， Matlab 語言也 中州大學畢業(yè)設計 5 可通俗地稱為演算紙式科學算法語言由于它編寫簡單，所以編程 效率高，易學易懂。 界面友好，用戶使用方便 首先， Matlab 具有友好的用戶界面與易學易用的幫助系統(tǒng)。用戶在命令窗口里通過 help 命令可以查詢某個函數的功能及用法，命令的格式極為簡單（格式為help+命令或函數），這樣，對初學者也不會望而生畏。 其次， Matlab 語言是一種解釋執(zhí)行的語言（在沒被專門的工具編譯之前），它靈活、方便，其調試程序手段豐富，調試速度快，需要學習時間少。人們用任何一種語言編寫程序和調試程序一般都要經過四個步驟：編輯、編譯、連接以及執(zhí)行和調試。各個步驟之間是順序關系，編程的 過程就是在它們之間作瀑布型的循環(huán)。 Matlab 語言與其它語言相比，較好地解決了上述問題，把編輯、編譯、連接和執(zhí)行融為一體。它能在同一畫面上進行靈活操作快速排除輸入程序中的書寫錯誤、語法錯誤以至語意錯誤，從而加快了用戶編寫、修改和調試程序的速度，可以說在編程和調試過程中它是一種比 VB 還要簡單的語言。 再者， Matlab 運行時，如直接在命令行輸入 Mailab 語句（命令），包括調用M文件的語句，每輸入一條語句，就立即對其進行處理，完成績譯、連接和運行的全過程。又如，將 Matlab 源程序編輯為 M 文件，由于 Mat1ab 磁盤文件也是 M 文件，所以編輯后的源文件就可直接運行，而不需進行編譯和連接。在運行 M 文件時，如果有錯，計算機屏幕上會給出詳細的出鍺信息，用戶經修改后再執(zhí)行，直到正確為止。所以可以說， Mat1ab 語言不僅是一種語言，廣義上講是一種該語言開發(fā)系統(tǒng)，即語言調試系統(tǒng)。 擴充能力強 Matlab 系統(tǒng)不僅為用戶提供了可直接調用的豐富的庫函數，在進行復雜的數學運算時可以直接調用，而且用戶還可以根據需要，自行建立或擴充完成指定功能的 M 文件。所以用戶文件也可作為 Matlab 的庫函數來調用。因而，用戶可以根據自己 的需要方便地建立和擴充新的庫函數，以便提高 Matlab 使用效率和擴充它的功能。另外，為了充分利用 Fortran、 C等語言的資源，包括用戶已編好的 Fortran，C語言程序，通過建立 Me 調文件的形式，混合編程，方便地調用有關的 Fortran，C語言的子程序。 中州大學畢業(yè)設計 6 語句簡單，內涵豐富 Mat1ab 語言中最基本最重要的成分是函數，其一般形式為「 a， 6， c?? ] = fun（ d， e， f，??），即一個函數由函數名，輸入變量 d， e， f,??和輸出變量 a，b， c??組成，同一函數名 F，不同數目的輸入變量（包括無 輸入變量）及不同數目的輸出變量，代表著不同的含義（有點像面向對象中的多態(tài)性。這不僅使 Matlab的庫函數功能更豐富，而大大減少了需要的磁盤空間，使得 Matlab 編寫的 M 文件簡單、短小而高效。 高效方便的矩陣和數組運算 Matlab 語言象 Basic、 Fortran 和 C語言一樣規(guī)定了矩陣的算術運算符、關系運算符、邏輯運算符、條件運算符及賦值運算符，而且這些運算符大部分可以毫無改變地照搬到數組間的運算，有些如算術運算符只要增加“”就可用于數組間的運算，另外，它不需定義數組的維數，并給出矩陣函數、特殊 矩陣專門的庫函數，使之在求解諸如信號處理、建模、系統(tǒng)識別、控制、優(yōu)化等領域的問題時，顯得大為簡捷、高效、方便，這是其它高級語言所不能比擬的。在此基礎上，高版本的 Matlab 已逐步擴展到科學及工程計算的其它領域。因此，不久的將來，它一定能名符其實地成為“萬能演算紙式的”科學算法語言。 方便的繪圖功能 Matlab 提供了許多“高級”圖形函數，可繪制出多只多彩的圖形。例如，繪制二維、三維曲線并對平面或空間多邊形填充；繪制三維曲線面并對其進行復雜操作。 Matlab 還開發(fā)了一些面向圖形對象的“低級”圖形 函數，可以訪問硬件系統(tǒng)建立各種“低級 ” 圖形對象，它們以圖形句柄為界面。用戶使用圖形句柄可以操作圖形的局部元素。 Matlab 有一系列繪圖函數命令，適用于不同的坐標體系，例如，線性坐標、對數坐標、半對數坐標、極坐標及三維坐標，只需要調用不同的繪圖函數命令，即可在圖上標出圖形的標題， X 軸、 Y軸的坐標，格（柵）繪制也只需調用相應的命令，簡單易行。 另外，在調用繪圖函數時，調整自變量可繪出不同的線形：點線、實線、復線、或多重線；調整繪圖函數的另一些自變量可繪出不同顏色的各種線條。這就 中州大學畢業(yè)設計 7 使得在 Matlab 環(huán)境下繪制的圖 形尤其清晰、精美、絢麗多彩。利用 Matlab 提供的這些圖形技術可以創(chuàng)造出無與倫比的彩色世界。 總之， Matlab 語言的設計思想可以說代表了當前計算機高級語言的發(fā)展方向。 MATLAB 的“活”筆記本功能 MATLAB 的 Notebook 成功地把 Microsift word 與 MATLAB 集成為一個集體，為文字處理、科學計算、工程設計構造了一個完美的統(tǒng)一的工作環(huán)境。 Notebook 是一個能夠解決各種計算問題的文字處理軟件。只要在命令窗口中執(zhí)行 Notebook 或者在 Word 環(huán)境中建立 Mbook 模板，就 可以進入一個新環(huán)境：在編輯科技文稿的同時可進行科學演算（數值的或者符號的） ,還可以作圖。這些演算的結果可以即時顯示于操作命令之后。在這個環(huán)境中輸入的一切命令能夠隨時被激活、修改、重新運算并更新原有結果。故 Notebook 稱為 MATLAB 的“活”筆記本。這對于撰寫科技論文的工程技術人員，對于編寫理工學科教材的教師，對于演算理工學科習題的大學生， MATLAB 的 Notebook 確實是一個極為理想的工具。 中州大學畢業(yè)設計 8 2 三相橋式半控整流電路分析 當α為不同值時電路輸出電壓 ud 的波形特點 根 據電力電子技術原理：（ 1）當 ωt =30176。即控制角 α =0176。時，正是三相整流電路的自然換相點，三相半控橋式整流電路的輸出電壓 Ud的波形與三相橋式全控電路在 α =0176。時的輸出電壓波形一樣， ud 為最大，其值為 ；（ 2）當 α≦ 60176。時，負載 R上得到的 ud是三個間隔波頭完整而三個波頭卻缺角的脈動波形；（ 3）當 α =60176。時， ud是三個間隔波頭完整而波形正好連續(xù)的脈動波形；（ 4）當60176。﹤ α ﹤ 180176。時，輸出電壓 ud波形出現斷續(xù)。 計算三相橋式半控整流電路（電阻性負載）輸出平均電壓 Ud 根據電力電子技術 原理： 當 0176。﹤ α ﹤ 60176。時， 21 32222 / 3 33 3 2 s in ( ) 3 2 s in ( ) ( )3U U t U t d t? 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