【正文】

      1.应用MATLAB教学的现状分析

　　随着MATLAB软件的逐渐强大，许多高校在电气工程专业的教学中，用现成MATLAB软件进行教学几乎是比比皆是，那也不过是利用MATLAB十分简单的功能进行教学，没有实现真正意义上的辅助教学，或者说没有利用好MATLAB软件整体的系统功能来实现辅助教学。广泛用到的的数值计算及仿真软件是MATLAB ，在国内的很多高校中，这个软件主要应用科研中，而应用在教学和实验方面显得不足，有应用在教学环节中的那也是简单的模块功能的使用，比如简单电路的搭建、直流电机实验模型的搭建及仿真等等。

　　2.利用MATLAB平台设计软件学习电气工程专业的研究目的

　　电气工程及其自动化专业的基础课程实践性强，注重实验教学环节，但由于各种各样因素的限制，很多实验课程被迫取消或者经过多方协调后最终没有能与课堂教学及时地相结合, 因此需要设计一种可以在课堂上使用的软件。用MATLAB设计与课程相符的实验系统，主要是设计友好的人机界面来模拟实操实验。人机交互的虚拟实验平台，便于演示及交互操作,也可以与授课内容相结合进行教学,进一步丰富教学手段,有很好的辅助作用。借助MATLAB 软件平台，利用GUI软件设计出一个界面，这个界面具有可视化窗口，通过点击鼠标调用各种仿真模块，或者直接修改对应的M 文件及相关参数，仿真结果可通过窗口实时显示，这一点要远远高于实操实验。设计的软件应用于教学中，教和学效率都会提升。

　　电机原理及拖动课程是电气工程及其自动化专业的一门主要的专业基础课，电机原理及拖动课程实践性强，教学过程中往往会安排实验节，但是设备，仪器，场地，电源等等的限制，很多实验没有与课堂教学保持一致。用MATLAB的GUI设计直流电机实验模型，便于演示及操作,对研究参数变化对电机性能的影响有很好的帮助。

　　在电源和电动机之间加上起动变阻箱，为的是限制起动电流。在电路中被封装的变阻箱（Motor Starter）内部组成，需要指出的是三个开关分别控制三个电阻的接通与否，而三个开关又由三个信号源控制，在模型运行后三个电阻分别在2.8秒、4.8秒、6.8秒被依次短路，最后电枢回路只有很小的电枢绕组电阻。电阻值是根据额定电压，额定电流算出。

　　通过分析得出，电动机外加电压从仿真后0.5秒后正式开始，电流为大约两倍额定电流值，转矩最大，当转速逐渐上升时，转矩下降，电流下降，电流与转矩成正比，当电流接近额定电流值时，2.8秒时，第一个电阻被短路，电阻减小电流再次两倍额定值，转矩突然变大，转速继续升高，转矩下降，电流下降，当电流再次接近额定电流值时，4.8秒时，第二个电阻被短路，重复第一个被短路时的过程。直到转速到额定转速。

　　主界面主要是能显示他励直流电动机及相对应实验项目即分级起动，这就要求在单击他励直流电动机后即可显示分级起动的实验内容。用户点击实验内容后，即可进入仿真。当然，这个主界面也可添加实验内容，从这个主界面也可直观地了解到直流电机实验是系统性的，包括直流电机的类型，不同类型所对应的实验等等。

　　依据主界面设计的功能，判断实现功能所用到的控件，并结合控件的相关知识选定最佳控件更好完成显示系统的功能。主界面采用的控件有一个按钮，两个列表框。按钮的功能是退出实验系统，两个列表框分别显示直流电机类型和实验项目。按钮(Push Buttons)，执行退出实验的单功能或操作，是小的矩形面，将鼠标指针移动至按钮，单击鼠标，按钮被按下随即自动弹起，并执行回调程序。按钮的“Style”属性的默认值是“pushbotton”，“string”设置为“退出”。列表框(List Boxes)， 列表框的“Style”属性的默认值是“listbox”。Max设置为1，min设置为0，value设置为1，string可设置多个直流电机类型。另一个列表框的“string”设置为“ ”。第二个列表框的实验项目利用回调函数实现。

　　辅助界面就是虚拟实验系统中的子系统，也是直流电机实验内容的项目之一。辅助界面主要是显示选择的直流电机虚拟实验结果。为了使实验直观，在辅助界面中添加正在运行的实验的模型图，进一步了解实验模型。利用坐标轴显示图片，此图片正是SIMULINK模型的图片。在设计辅助界面中先要添加坐标轴控件，然后编写回调函数。在辅助界面中设置实验说明，更好的为用户提供虚拟实验操作的流程，本实验的相关知识以及搭建电路模型的解释和说明。在辅助界面中添加一个列表框，将其属性“enable”设置为“inactive”，“value”设置为空，目的是使该列表框无法被选中，在“shring”中输入实验说明的具体内容。在辅助界面设置实验参数，更好的模拟实践实验，可以增加实验的“真实性”。同时，改变直流电机内部的参数，可以模拟不同类型的直流电机。这也很有益于用户对直流电机原理更深层次的了解。实现方法是在辅助界面中需要加入文本编辑器，让用户在辅助界面中改变对应的参数值。之后利用函数传输到SIMULINK模型中去，完成参数的设定。在SIMULINK模型的运行时用户可以设置仿真时间，同样，在辅助界面中也可以设置仿真时间，达到同样的目的。这就需要加入文本编辑器，让用户在辅助界面中设定仿真时间。同样的，之后利用函数传输到SIMULINK模型中去，完成仿真时间参数的设定。

　　利用了MATLAB强大的计算功能和用户界面设计功能，设计MATLAB GUI直流电机实验模型的基础上展开论述，利用这个实例来说明其可行性及实用性。用MATLAB软件设计出的就是个界面，这个界面中可以调用系统中搭建好的直流电机模型，来进行仿真实验，比如改变直流电机参数，改变负载，控制仿真时间等等。这样方便研究参数变化对于电机性能的影响情况，大大提高了实验效率。设计出的软件应用在实验教学环节，教员只要在相应实验的界面上敲击键盘就可以改变实验参数，点击鼠标相应按钮就可以执行相应功能，便可得仿真结果，让学生将直流电机的特性，直流电机的起动方法等等牢记于心。本文只是讨论了利用MATLAB软件设计出直流电机实验模型进行应用，基本上达到了仿真实操的目的，并取得良好的效果。

　　在设计MATLAB GUI直流电机实验模型的基础上，了解到虚拟实验的重要意义及优点，从中可以借鉴的也不能忽视。有以下几个方面：

　　第一，利用MATLAB软件设计的界面所具备的功能类似于实操中具体环节。设计好的软件就可以方便的用于教学，不用准备具体实物就能完成实验，这就大大提高了教学效率。

　　第二，在设计实验的界面时可以加入讲课的内容，让这个界面不仅仅是一虚拟实验，也可以当作课件来用。这样就丰富了教学手段。

　　第三，在电气工程的专业的其他课中用到此方法也会有很大帮助的。如自动控制原理这门课程，放大系数的改变，选择开环还是闭环等等，都能在界面中得以控制。

　　第四，学生利用设计好的软件也可以在课前或者课下做好预习和复习，这更有利于学生对课堂知识的掌握。

　　第五，设计的软件可以实现在实践教学中难以实现或很难设计的实物实验，这就给学生扩展了知识。

　　利用MATLAB平台设计软件学习电气工程专业的课程需要对MATLAB有充足的了解，尤其是SIMULINK和GUI的相关知识，选取模型，设置参数，界面调用等等都要了如指掌，而且界面还要美观，那就更加繁琐。所以利用MATLAB学习时要投入大量精力，还要需要耐心和责任心。电气工程专业是成系统的，如果它的教材也有相应的软件体系来支撑，这就类似于PPT课件，那么不管是对于老师还是学生都是有益处的。