MATLAB仿真技术在电力电子技术实践教学中的应用

MATLAB仿真技术在电力电子技术实践教学中的应用作者：虎恩典，杜全忠作者单位：虎恩典(西北二民院，银川，750021)，杜全忠(宁夏大学，银川，750021)刊名：大学物理实验英文刊名：PHYSICALEXPERIMENTOFCOLLEGE年，卷(期)：2002，15(1)引用次数：2次参考文献(3条)1.欧阳黎明MATLAB控制系统设计20012.范影乐.杨胜天.李轶MATLAB仿真应用详解20013.王兆安.黄俊电力电子技术2000相似文献(10条)1.学位论文高红艳PCB表面贴装流程仿真及元器件贴放顺序优化研究2008在传统的表面贴装技术（SMT）生产中，从印刷电路板（PCB）的设计文件中提取的元器件贴装坐标及其它相关贴装参数经常存在错误。正常生产时需要多次在贴片机上调试，严重影响了生产效率。因此非常有必要在计算机上对PCB表面贴装流程进行仿真，以便发现贴装文件中存在的缺陷，及时修改以得到正确的贴装文件，对元器件的贴放顺序优化，提高PCB组件加工的生产效率。本文介绍了表面贴装技术和PCB表面贴装流程，在PCB表面贴装效率中，元器件贴放顺序的优化是关键问题；对PCB表面贴装流程仿真系统进行了总体设计；分析了多种异构电子设计自动化（EDA）文件格式，首次系统地形成了EDA文件格式分析报告；设计了仿真文件和异构EDA文件预处理接口，实现了从异构EDA文件到仿真文件的转换；给出了元器件贴放顺序的数学模型，对基本遗传算法进行了改进，并用其解决了贴放顺序的优化问题。异构EDA文件格式分析报告的形成，为EDA文件的阅读和分析提供了方便，同时为设计仿真文件提供了最直接的格式参考；统一了异构EDA文件格式，实现了电子电路制造数据直接从PCB设计文件的提取和转换；实验结果证明改进的遗传算法对于缩短贴片时间、优化贴片路径是非常有效的，为PCB表面贴装流程系统仿真的实现提供了充分的依据。元器件贴放顺序优化问题只是PCB表面贴装流程仿真系统优化中的一个问题，本文没有考虑另外一个问题——喂料器的分配；另外贴片机本身的结构在不断变化之中，速度更快、功能更多的贴片机将不断涌现，对元器件贴放顺序的优化也将提出更高的要求。这些将是本文继续研究的方向。2.期刊论文倪应华.NiYinghua基于Flash的虚拟元器件设计与实现-仪器仪表学报2006,27(z3)利用Flash在对象建模、动画设计、人机交互方面的优势,尝试对虚拟元器件进行仿真设计.以简单二值态元器件LED仿真设计为例对虚拟元器件设计中的对象仿真设计、结构设计和功能设计三个方面进行验证,取得了良好的效果.实践表明:基于Flash进行虚拟元器件仿真设计是可行的,为虚拟元器件开发提供了一种新方法.3.学位论文杨少波基于仪器和元器件的仿真物理实验室的研究2002该文在分析了中国计算机辅助教学(CAI)、计算机仿真实验和物理实验教学现状的基础上,根据计算机辅助教学的基本教育理论——建构主义,提出了一种全新的仿真物理实验开发模式——基于仪器和元器件的开发模式,指出了其最突出的特点,即在提供充足的实验仪器和元器件的基础上,学生不仅可以按照教材上的实验方案,也可以自己设计实验方案进行实验,甚至还可以自己设计并实施新实验,从而充分调动学生的学习兴趣,并由对仿真实验的兴趣过渡到对实物实验的兴趣,以弥补中国学生实验条件差、实践机会少的缺陷,培养他们的动手能力和创新能力.作为对这种新型实验教学模式的一种探索,该文详细介绍了仿真物理实验室电学部分的开发过程,分析了开发这种新型软件所必需的各种主客观条件,软件开发目前已达到的实际水平、将来的发展方向、大规模开发的可行性及其应用前景.同时,该文还对该软件的应用前景和社会效益作了一定分析,指出这种仿真实验开发模式,不仅适合于物理实验教学,也适合于其他学科如化学实验等学科实验教学,更适合于目前正蓬勃发展的远程教学或网络教学.4.期刊论文董岩.常宏.屈胜利.朱欣志二维VM元器件动画模型库的一种建立方法-计算机仿真2003,20(5)电子产品VM元器件动画库的缺乏严重阻碍了VM技术的快速发展,建库工作是一个不容回避的问题.该文提出基于现有EDA软件中的元器件封装信息来生成二维VM元器件动画模型库这一思想,使CAD软件元器件库与VM元器件动画模型库一一对应,建库工作量大大下降,并以软件实现.5.学位论文樊进电子电路虚拟实验系统的设计与实现2006本文对虚拟实验的各种实现技术进行了系统的研究，分析了虚拟实验系统实现的核心技术，给出了《电子电路虚拟实验系统》的主体框架设计，完成了多个模拟电路元器件的三维模型的建模和电路连接算法和检查算法设计，开发了一个用于实现场景漫游的三维图形引擎，最终完成了一个以元器件为实验单元、设计性、开放式、高仿真、高交互性的、适用于模拟电路的《电子电路虚拟实验系统》的开发，主要工作如下：1、应用3DSMAX、PHOTOSHOP等工具软件完成虚拟元器件的三维模型的建模。有效提高了三维模型的逼真程度和整个系统的沉浸性、可交互性，为减少由于追求真实感而造成对硬件要求过高，采用MilkShape3D等软件对所有的三维模型进行优化，基本解决了三维模型的真实感与资源开销之间的矛盾。2、模拟电路的仿真，是一件非常复杂、技术要求高且工作量很大的工作，本设计采用SPICE的3F5版作为电路仿真的内核，在对SPICE的相关参考文献进行研究后对SPICE仿真软件进行了第二次开发。重点是对其输出模块进行了改造，使之能对仿真结果文件作出正确的解析得到仿真结果，再对仿真结果作出适当的采样，使之既能为电路元器件状态的改变提供原始数据，又能减少采样所需时间，增加实时性，实现了仿真内核与整个系统的无缝结合。3、针对CIR文件格式对电路对象和实验场景进行面向对象封装；并设计了电路连接算法和检查算法来得到各个元器件的管脚的节点号，前者能提供元器件参数，后者则是对电路连接情况的描述，通过二者结合，可随着电路连接情况的变化而实时生成描述电路的SPICE的输入文件。4、本系统使用Delphi+OpenGL作为开发平台，并辅以一套强大而复杂的基于OpenGL的Delphi可视化控件——GLScene，开发了一个比较完备的三维图形引擎，为实验者提供了一个逼真的三维实验环境，实现了场景漫游(包括可按实验者的要求即时载入和删除元器件、可以完成连线和删线操作、可以对场景内物体进行控制、能完成视角变换、碰撞检测等功能)，并能将整个实验过程记录成视频文件作为实验报告保存下来。6.学位论文罗志勇雷达系统智能故障诊断技术研究2006针对目前已经服役的XX型雷达系统外场级故障诊断能力不足的实际情况和需求，本文采用系统工程方法对其开展了三个层次的在线智能故障诊断技术研究，即雷达系统级故障诊断、电路板级故障诊断和元器件级故障诊断技术研究，特别针对其雷达元器件级故障诊断采用了三种智能故障诊断方法进行了探讨和研究，以提高其雷达系统的保障性水平及作战效能。论文的主要工作和取得的成果如下：1)针对雷达系统外场检测诊断，研究了一种以故障树诊断技术为基础的雷达系统级故障诊断专家系统。2)针对雷达电路板的外场在线测试诊断需要，给出了一种雷达电路板级的故障诊断方法。利用雷达原有信号，不需要信号激励源，电路板级故障诊断技术将采样的输入、输出信号与其标准信号进行频谱相关性分析，在信号的相应频域范围内提取相关性系数，由相关性系数的值进行逻辑推理，判断电路板是否存在故障情况。通过某型雷达扫描电路板进行实例研究，表明本文的针对雷达电路板级故障诊断方法的有效性。3)基于雷达系统级和电路板级故障诊断方法研究的基础上，设计了一种雷达外场故障诊断系统方案，并给出雷达故障诊断系统的具体软件系统结构，各模块的功能及各部分的实施方法。4)针对提高雷达元器件故障诊断率的需求，设计了一种基于小波神经网络的故障诊断方法。首先提出了利用基于提升框架的小波变换对电路板内的模拟电路测试点采样信号进行小波分解，并提取每层小波系数的均值作为故障特征值，组合不同的测试点故障特征值成为故障特征矢量，将故障特征矢量作为小波神经网络的训练样本及输入矢量；并给出了用于雷达元器件级故障诊断的小波神经网络结构及网络的反传误差学习算法，以某型雷达的高压电源为例进行了基于小波神经网络的雷达元器件级故障诊断方法仿真验证，结果表明本方法的效果较好于基于神经网络的故障诊断方法。5)针对小波神经网络受网络结构复杂性和样本复杂性影响较大，提出了一种基于支持向量机的雷达元器件级故障诊断方法。该方法是基于最小二乘小波支持向量机的雷达元器件级故障诊断方法，首先也是采用基于提升框架的小波变换对故障状态下的输出电压信号进行小波分解得到小波系数，并将每层小波系数的能量信息进行处理得到故障特征矢量，分别采取贝叶斯证据框架和量子进化算法来选取最小二乘小波支持向量机分类器模型参数，然后采用高分辨的故障特征矢量训练多类最小二乘小波支持向量机分类器。并对某型雷达扫描电路进行了仿真验证故障诊断方法的有效性，仿真结果表明最小二乘小波支持向量机的故障诊断准确率比基于径向基核函数的最小二乘支持向量机高，特别是基于量子进化优化LS-WSVM参数的参数选取方法更有效，该诊断方法对雷达元器件级故障诊断取得了较好的效果。6)针对故障诊断的模糊推理知识处理困难，提出了一种基于优化模糊推理的雷达元器件级故障诊断方法。将基于模糊推理的模糊逻辑系统用于雷达元器件级故障诊断，采用量子进化算法优化模糊逻辑系统的规则中隶属函数，然后通过自适应遗传算法来选择构成故障诊断模糊逻辑系统的最优模糊规则子集，以减小规则的数量，提高分类精度，使得雷达元器件级故障判断比较简易，并对雷达功率放大电路进行了元器件级故障诊断的仿真验证，仿真验证结果表明该雷达元器件级故障诊断方法的有效性。7.期刊论文李秀荣.LIXiu-rong含多种元器件网络的计算机算法-山东轻工业学院学报(自然科学版)2001,15(3)应用电路原理,论述含多种元器件网络的仿真.完善辅助电路教学软件-SPFD系统[3],提供程序流程图.8.学位论文赵炤大型激光装置能源模块可靠性仿真研究2004论文研究XXX大型激光装置能源模块的工程可靠性问题.能源模块为惯性约束聚变(ICF)激光装置提供泵浦能量,是典型的大型复杂系统,需要开展系统的工程可靠性研究,来保证模块具有高可靠性和长寿命.本文首先对激光装置的能源模块作了简单的介绍,综述了能源模块的可靠性研究国内外研究现状,分析了传统可靠性概念和方法在处理像能源模块这样的现代大型复杂系统可靠性时存在的困难,提出了采用计算机仿真对模块的可靠性进行研究的意义和研究方案.随后,依据系统故障树可靠性仿真研究方案,建立了XXX大型激光装置能源模块的故障树仿真模型,描述了模块的静态失效逻辑,通过仿真试验,得到了模块的MTBF,失效概率密度函数和失效部件模式重要度等仿真结果.针对故障树方法不能描述系统的动态特性和退化特性的缺陷,提出了使用Petri网方法对能源模块进行建模仿真研究.根据模块的特点,改进了传统的GSPN方法,引入了库所属性和可控变迁的概念,使改进的GSPN方法具有描述系统的性能退化的能力,并建立了能源模块改进的GSPN模型.通过设置不同的电容器性能退化速率作为仿真模型输入参数,进行仿真试验,对能源模块进行了灵敏度分析,得到模块寿命仿真结果.针对大型复杂系统可靠性解析建模与分析的困难,本文引入性能可靠性分析方法,从性能仿真的角度对能源模块进行可靠性研究.首先介绍了性能可靠性的基本概念,并以能源模块输出总储能为性能指标定义了能源模块的性能可靠性;然后建立能源模块关键元器件的性能可靠性模型,并根据模块工作过程建立模块的物理模型;最后,分别从元器件性能退化和元器件质量两个方面对能源模块输出性能进行仿真试验,通过分析仿真结果,得到了能源模块性能可靠性随元器件性能退化而退化的规律,也得到了能源模块性能可靠性随元器件质量(稳定性)变化而变化的规律.还评价了能源模块性能和可靠性设计、元器件质量水平等因素对其性能可靠性的影响,得到了一些很有意义的结论.论文最后对本研究的内容