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1。前言
“電氣傳動自動控制系統”是電氣工程及其自動化專業的一門主干專業課。該課程知識全面，涵蓋面廣。它整合了“自動控制原理”、“電機驅動”、“電力電子技術”和“檢測技術”等課程的相關知識本課程也是后續課程。苐yi門課程包括“計算機控制系統”和“伺服控制系統”本課程的特點是綜合所學知識，靈活運用所學知識，建立控制系統物理系統的完整概念，理論與實踐緊密結合。
在本課程的傳統課堂教學中，教師通常采用& ldquo全屋灌溉& rdquo新的教學方法教授理論知識。學生處于完全被動的狀態，只能機械地記住原則。他們又無聊又無聊。他們逐漸對學習失去興趣，甚至厭倦學習，從而嚴重影響教學效果。特別是，學生沒有實際工作經驗，他們對課程或知識的理解非常模糊。他們甚至無法將所學知識與工程應用聯系起來，這不符合我們培養應用型人才的目標。
在電氣傳動自動控制課程的教學過程中，引入Matlab計算機仿真軟件輔助教學，通過計算機仿真模型將課程內容與實際應用相結合。老師一邊示范一邊說話，學生一邊操作一邊學習。這種方式將使學生積極參與課堂教學，也提高他們的學習興趣和積極性。
使用Matlab中的Simulink軟件進行系統仿真非常簡單直觀。Simulink提供了一個使用系統模型框圖進行配置的仿真平臺。使用Simulink進行仿真和分析就像在紙上畫圖一樣簡單。利用Simulink構建電驅動自動控制系統通常有兩種方法，一種是基于系統的動態結構圖，另一種是基于系統的電氣結構圖它們有自己的特點，本文將分別進行解釋。< br/ > 2。根據系統動態結構圖的模擬，自動控制系統的動態分析是為了判斷系統的穩定性，掌握各種動態性能指標與動態參數之間的關系以DC調速系統為例，無論是單閉環系統還是雙閉環系統，該系統都包括可變DC電源、調節器、電機、反饋裝置等環節建立各環節的傳遞函數，根據它們之間的相互關系形成系統的動態結構圖，從而進行動態分析。在傳統的課堂教學中，學生無法直觀地觀察和發現動態參數對調速性能的影響，因此可以利用Simulink根據系統的動態結構圖建立仿真模型
Simulink的連續模塊庫中的傳遞函數模塊用于建立電機、DC電源和其他鏈接的模型，并將它們組合在一起用這種方法建模的前提是要知道各部件的傳遞函數。其優點是系統模型簡單，建模容易，參數修改方便。

圖1根據動態結構圖建立的單閉環調速系統仿真模型
以速度負反饋單閉環DC調速系統為例，根據系統動態結構圖建立的模型如圖1所示當電機空載啟動時，它將在1秒內突然滿載。電機速度和電流變化的波形如圖2所示。

圖2單閉環調速系統輸出仿真曲線

結合模型和仿真結果可以看出:(1)電機空載啟動時的電流非常大，這對學生來說是一種非常直觀的感覺(2)在電機啟動調整期間，電流反向。這是因為晶閘管整流器在動態結構圖中的傳遞函數是線性的，而實際的晶閘管整流器不能傳遞反向電流。因此，這也是動態結構圖建模和電氣結構圖建模的區別。后者能更好地反映系統的工作情況。(3)在負荷突然增加和突然減少時，學生可以得到實時直觀的顯示，加深對動態調節過程的理解
在教學之前，教師可以預先建立模型，并在課堂上運行，以獲得輸出響應曲線在教學中，可以引導學生分析為什么啟動時電流大，為什么電流在動態過程中反向，以及為什么電機在滿載時能以給定的速度穩定運行。讓學生回答問題，思考他們所談論的理論知識。學生將有更強的接受能力和更高的學習熱情。< br/ > 3。根據系統電氣結構圖進行仿真
電力系統工具箱SimPowerSystems在Simulink中包含電源、變壓器、電機、電阻、電容和各種電力電子元件。因此，可以通過從組件庫中選擇所需的組件并根據系統電氣結構圖連接它們來構建系統不需要預先推導各個環節的傳遞函數，建模過程更接近真實系統的構建過程。以雙閉環DC調速系統為例，根據系統電氣結構圖建立的模型如圖3所示。

圖3根據電氣結構圖建立的雙閉環調速系統仿真模型
在根據電氣結構圖建立的系統中，電源和電機由SimPowerSystems中的元件實現，系統的主電路由交流電源、晶閘管整流器、觸發器、移相控制環節和電機連接而成。控制回路的主體是速度調節器、電流調節器和反饋濾波器環節，它們類似于根據上述動態結構圖的單閉環系統的仿真。與基于動態結構圖的仿真相比，該建模方法能使學生獲得更直觀、更直接的效果。當電動機空載啟動時，當它達到0.6s時，它將突然滿載。電動機速度和電流變化的波形如圖4所示。

圖4雙閉環速度控制系統的輸出仿真曲線
結合模型和仿真結果可以看出:(1)電機啟動時，電流迅速上升到一個大值，這是啟動的苐yi階段；然后保持大電流，電機以恒定的加速度上升到給定的速度，這是第二階段；之后，轉速和電流相互調節，進入第三階段啟動，直到系統達到穩定。從圖中可以清楚地看出，這三個階段，結合教學中的輸出波形說明，將大大提高學生對雙閉環DC調速系統啟動過程的理解和掌握。(2)在0.4s起動過程結束時，電樞電流下降到0，轉速上升到很高并被過度調節，電流被賦予為負，但晶閘管整流器不能產生反向電流。此時，電樞電流為0，由于空載起動，電機保持在高轉速狀態，這與帶負載起動有很大不同(3)當突然施加負載時，速度和電流都將動態變化。如果調節器參數選擇得不夠好，就會出現振蕩過程。
系統動態結構圖模擬和系統電氣結構圖模擬均可用于電氣傳動自動控制系統的教學。考慮到學生與仿真軟件的初次接觸和時間限制等問題，在理論教學中用動態結構圖建模更簡單、更實用。電氣結構圖模擬可用于課程設計。電流調節器和轉速調節器的參數可根據工程設計方法獲得。學生使用電力系統模塊庫中提供的組件來構建系統并完成系統仿真。< br/ > 4。結論
將Matlab仿真引入到電氣傳動自動控制系統的課堂教學中，加深了學生對系統的理解，使學生能夠很好地將所學知識與實際應用相結合，對學生掌握、分析和設計自動控制系統具有重要作用。

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