【文章內(nèi)容簡介】 程 電器設計計算任務 本次電器設計計算任務是基于 對 JZC36F 繼電器靜態(tài)和動態(tài)特性的研究 ，在已知線圈電壓等于 24 伏，線圈電阻等于 1080 歐姆，線圈匝數(shù)等于 7700 匝的情況下，編寫程序計算氣隙磁通、氣隙磁壓降、氣隙吸力、氣隙磁導。然后再利用 matlab 引擎畫出氣隙磁通、氣隙磁壓降、氣隙吸力 、氣隙磁導與氣隙長度關系的繼電器靜態(tài) 特性曲線 以及電流、速度、位移、吸力、反力和時間的之間關系的動態(tài) 特性曲線 。 必須要了解的 兩 個概念 ：是電磁系統(tǒng)在穩(wěn)定 狀 態(tài)條件下，即銜鐵是在各穩(wěn)定位置上、且不計電磁參量在銜鐵運動過程中的變化時，電磁吸力與氣隙 中各個值 （比如： 氣隙磁通，氣隙磁壓降，氣隙磁導 ） 之間的關系 。 2．拍合式繼電器的動態(tài)特性： 反映電磁系統(tǒng)的時間特性，也反映電磁參量和機械量在銜鐵運動過程中的變化情況。 工作流程 1. 熟悉并了解 JZC36F 超小型密封繼電器 的靜 態(tài)特性與動態(tài)特性。 2. 利用現(xiàn)有的線圈參數(shù)對線圈進行磁勢計算。 3. 畫出 JZC36F 超小型密封繼電器 的等效磁路圖。 4. 按照 JZC36F 超小型密封繼電器 的等效磁路圖，利用對分法，計算氣隙磁通，通過繼電器 進行磁路計算，滿足精度后，從而得出氣隙磁通。 5. 利用上一步得出的氣息磁通，計算氣隙磁壓降。 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 10 6. 計算氣隙磁導對氣隙的導數(shù)。 7. 編寫程序計算氣隙處的電磁吸力。 8. 在 C++ 里設置并調(diào)用 Matlab 引擎，畫出靜態(tài) 特性曲線 。 用同樣的原理在 C++環(huán)境里調(diào)用 Matlab 引擎，畫出 動態(tài) 特性曲線 。 工作內(nèi)容與步驟 本部分 主要介 紹這次工作的主要內(nèi)容與工作步驟，分為兩個部分，第一個部分里介紹如何應用 Matlab 引擎，也就是如何把 Visual C++和 Matlab 連接起來，使 Visual C++可以執(zhí)行 Matlab 的語句。第二個部分里介紹 如何在計算拍合式繼電器的靜態(tài)特性和動態(tài)特性的程序里添加 Matlab 語句，使編譯出來的程序可以調(diào)用 Matlab 繪圖程序畫出靜態(tài) 特性曲線 和動態(tài) 特性曲線 。 如何應用 matlab 引擎 Matlab 引擎技術主要是在工作環(huán)境中安裝了 matlab 應用程序的前提下實現(xiàn)其他語言調(diào)用 matlab 函數(shù)，這種技 術一方面可以保持 C、 C++和 Fortran 語言中嵌入復雜的數(shù)學分析函數(shù)，比如信號處理函數(shù)、工程優(yōu)化函數(shù)、 FFT 變換函數(shù)等，減少了 C、 C++和 Fortran編程的困難。 Matlab 引擎技術主要應用于以下幾個方面： 1. 在特定的應用場合下，需要采用 C、 C++或者 Fortran 語言進行快解實時的運算，但是應用環(huán)境需要大量的數(shù)學分析和運算，此時，可以在 C、 C++和 Fortran 語言中嵌入matlab 函數(shù)，調(diào)用 matlab 引擎。 2. 對于一些信號分析系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)、前臺需要豐富的人機接口界面、后臺需要做大量的數(shù)據(jù)分析 處理，那么此時可以很好地利用 matlab 引擎。前臺可以使用 C、C++和 Fortran 語言編寫操作界面，而后臺則使用 matlab 引擎直接調(diào)用 matlab 數(shù)學函數(shù)庫，一方面減少 C、 C++和 Fortran 語言編寫相關數(shù)學算法的復雜度，保證了數(shù)學分析函數(shù)的可靠性，同時也極大縮短了應用程序開發(fā)周期。 所以要實現(xiàn)在 C++中調(diào)用 MATLAB 引擎，首先我們需要對 Visual C++ 環(huán)境進行配置。按照以下步驟進行 MATLAB 引擎環(huán)境配置： 1. 運行 Visual C++，在菜單欄“ File”下選擇新建一個工程文件，選件“ New” ，點擊“ Project”屬性頁，選擇“ Win32 ConsoleApplication”，給出工程文件名稱，如圖 21所示。 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 11 圖 21 新建 Win32 ConsoleApplication 工程項目界面 2. 選擇菜單欄“ Tools”下的“ Options”，在“ Directories”屬性頁下，設置相關的 Include文件路徑、 Library 文件路徑和 Executable 文件路徑。 Inlcude 文件路徑設置為 %matlabroot%\extern\include，其中 %matlabroot%為計 算機中 MATLAB 應用程序的安裝根目錄， Library 文件路徑設置為 %matlabroot%\extern\lib\win32\microsoft, Executable 文件路徑設置為 %matlabroot%\bin\win3，如圖 22所示。 圖 22 Visual C++中包含文件、庫文件路徑設置界面 3. 選擇菜單欄“ Project”下的“ Setting”選項，在“ Link”屬性頁中添加 、河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 12 、 、 庫文件，注意庫文 件之間使用空格不適用逗號，否則編譯會出錯，如圖 23 所示。 圖 23 Visual C++中 Link 選項設置界面 按照上述在 Visual C++中調(diào)用 matlab 引擎的配置方法，對 Visual C++環(huán)境進行配置，配置成功后，建立工程項目文件，就可以編譯、運行 matlab 引擎。 如何在 Visual C++里寫 Matlab 語句 首先，我們要編寫一個程序去計算氣隙吸力，這個問題已經(jīng)解決，在這個程序中的子函數(shù)有： ziq 函數(shù)用來定義繼電器的各種尺寸參數(shù) calforce 函數(shù)利用對分法求磁通 dgdt 函數(shù)用來求磁導對氣隙的導數(shù) suc 函數(shù)利用 B、 H來求磁壓降 laqg 函數(shù)利用 B 按圖查 H uc 函數(shù)利用求得的磁通φ來計算磁壓降 ruka 函數(shù)利用龍格庫塔法求解磁路微分方程組 gdt 函數(shù)用來求氣隙磁導 在主函數(shù)里首先調(diào)用 ziq 函數(shù)來定義基本的尺寸參數(shù)，接著要利用循環(huán)反復計算氣隙河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 13 吸力，在這個循環(huán)里，先調(diào)用 gdt 函數(shù)來求氣隙磁導，接著計算氣隙主磁阻和氣隙副磁阻rdt 和 rdt2.，接著在 calforce 函數(shù)里利用對分法求磁通，這期間要調(diào)用函數(shù) uc 計算通過氣隙的磁通φ，在這 期間要調(diào)用函數(shù) suc 和函數(shù) laqg 計算每段磁路的磁壓降，另外也要調(diào)用函數(shù) ruka 用龍哥庫塔法求縱向的鐵心磁軛的磁壓降，其實這個函數(shù)就是計算每段磁路的磁壓降以達到求出氣隙磁通的目的，利用求出的氣隙磁通計算出主氣隙磁阻和副氣隙磁阻的磁壓降，然后在利用函數(shù) dgdt 來求磁導對氣隙的導數(shù)。 求出氣隙壓降和氣隙磁導對氣隙的微分后，最后利用公式： dAFUd ?? ??? 求出氣隙吸力。 接著，在求出氣隙吸力后，要做的工作就是在 C++的環(huán)境里調(diào)用 matlab 引擎，利用matlab 引擎畫出氣隙 磁通，氣隙磁壓降，氣隙吸力，氣隙磁導與氣隙長度的關系圖。不過同時還需要在頭文件中加入： include “ ” ， 主函數(shù)中加入如下語句： int main() { //////////以下跟 matlab 畫圖有關，定義五個數(shù)組存放磁通、磁壓降、吸力、磁導和氣隙的值 ///////////// engine *ep。 mxArray *XValue。 mxArray *YValue。 mxArray *ZValue。 mxArray *SValue。 mxArray *TValue。 double xzhou[20]。 double yzhou[20]。 double zzhou[20]。 double szhou[20]。 double tzhou[20]。 ////////////////////////////////////////////////////////// char tmp=39。c39。 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 14 double sdt2 。 int i。 ziq()。 printf(\nok old data list\n)。 sdt2=dt。 xdt=dt。 for(i=1。i=NNN1。i++) { gdt(sdt2)。 rdt=。 rdt2=。 calforc()。 udt=fi/y111。 udt1=fi/y222。 dgdt(sdt2)。 FF1=*udt*udt*z2。 FF2=*udt1*udt1*z21*m/2./r0。 FX=FF1+FF2。 //////////////////////////////////////////////////////// xzhou[i1]=xdt。 yzhou[i1]=FX。 zzhou[i1]=fip。 szhou[i1]=z5。 tzhou[i1]=y111。 ///////////////////////////////////////////////////////// printf(xdt=%ffi=%e\tu=%=%fG=%e\n,xdt,fip,z5,FX,y111)。 xdt=dt/mn。 sdt2=xdt。 } int length=sizeof(xzhou)/sizeof(double)。 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 15 // 開啟 matlab 引擎 engine if (!(ep=engOpen(NULL))) { //CHARATER 為保存的文件名 MessageBox((HWND)NULL,(LPSTR)can39。t start matlab engine,(LPSTR),MB_OK)。 exit(1)。 } XValue=mxCreateDoubleMatrix(1,length,mxREAL)。 YValue=mxCreateDoubleMatrix(1,length,mxREAL)。 ZValue=mxCreateDoubleMatrix(1,length,mxREAL)。 SValue=mxCreateDoubleMatrix(1,length,mxREAL)。 TValue=mxCreateDoubleMatrix(1,length,mxREAL)。 memcpy((void*)mxGetPr(XValue),(void*)xzhou,length*sizeof(double))。 memcpy((void*)mxGetPr(YValue),(void*)yzhou,length*sizeof(double))。 memcpy((void*)mxGetPr(ZValue),(void*)zzhou,length*sizeof(double))。 memcpy((void*)mxGetPr(SValue),(void*)szhou,length*sizeof(double))。 memcpy((void*)mxGetPr(TValue),(void*)tzhou,length*sizeof(double))。 engPutVariable(ep,x,XValue)。 engPutVariable(ep,y,YValue)。 engPutVariable(ep,z,ZValue)。 engPutVariable(ep,s,SValue)。 engPutVariable(ep,t,TValue)。 engEvalString(ep, plot(x, y,39。r39。)。)。 engEvalString(ep, title(39。拍合式繼電器吸力與氣隙關系圖 39。)。)。 engEvalString(ep, xlabel(39。氣隙長 39。)。)。 engEvalString(ep, ylabel(39。吸力 39。)。)。 engEvalString(ep, grid on。)。 engEvalString(ep, figure(2)。plot(x, z,39。r39。)。)。 河北工業(yè)大學 2020 屆本科畢業(yè)論文 16 engEvalString(ep, title(39。拍合式繼電器氣隙磁通與氣隙關系圖 39。)。)。 engEvalString(ep, xlabel(39。氣隙長 39。)。)。 engEvalString(ep, ylabel(39。氣隙磁通 39。)。)。 engEvalString(ep, grid on。)。 engEvalString(ep, figure(3)。plot(x, s,39。r39。)。)。 engEvalString(ep, title(39。拍合式繼電器氣隙磁壓降與氣隙關系圖 39。)。)。 engEvalString(ep, xlabel(39。氣隙長 39。)。)。 engEval