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1、VB与Matlab混合编程及其在罩极电机CAD中的应用周裕斌周裕斌吴建吴建华引言引言性能性能计算算混合混合编程程应用与用与实验验证总结引言引言罩极电机由于结构简单，价格低廉，被广泛用于小功率驱动装置，特别是风机一类的装置。在国内甚至在国外，罩极电机的设计开发还不完善，缺乏有效的设计工具，研究并开发相应的CAD软件具有理论意义和良好的应用价值。Visual Basic用于开发友好界面的程序非常方便，MATLAB具有十分强大的计算功能，因此二者的混合编程有着广泛的应用。性能性能计算算根据定子结构的不同，罩极电机可分为隐极式和凸极式两类。罩极电机的性能分析一般采用双旋转磁场理论：把椭圆磁场分解为正序
2、和逆序的两个圆形旋转磁场，独立地观察电机在各旋转磁场之下内部的作用关系、能量传递和转矩的计算，然后把正、逆序的作用叠加起来。基于阶梯梯形波和双旋转磁场理论的分析，得到方形冲片罩极电机的性能计算公式举例如下：1.主气隙正序视在阻抗2.n次谐波主气隙正序合成电流3.主绕组电流性能计算公式4.电磁功率注：符号说明请参见文献从以上公式可以看出，在罩极电机的性能计算中存在大量的复数计算，而VB本身并不支持复数计算功能，因此引入VB与MATLAB的混合编程对罩极电机的性能计算会带来方便。此外，利用MATLAB强大的绘图功能，也可方便解决罩极电机CAD的特性曲线绘制。混合混合编程程VB与MATLAB混合编程
3、一般有四种方法：（1）直接利用Matrix VB （2）调用DLL动态链接库 （3）利用ActiveX自动化技术（4）动态数据交换(DDE)技术ActiveX自动化技术与动态数据交换(DDE)技术均不能脱离MATLAB环境，但实现过程简单。Matrix VB虽然能够脱离MATLAB环境，但必须依赖库中的函数，且运行速度较慢。调用DLL动态链接库不但能够脱离MATLAB环境，而且运行速度很快，但是实现过程有些麻烦。本文所需的混合编程涉及到复数运算、行列式运算和曲线作图，通过比较，采用调用DLL动态链接库的方法更为有效。混合编程的实现过程在在MATLAB的的command window窗口中窗口中
4、输入入deploytool，进入入该界面界面点点击Create a new deployment project选项，建立一个工程文件建立一个工程文件添加添加M文件文件本文用到的本文用到的M文件文件div.m(复数除运算复数除运算)hls.m(复数行列式运算复数行列式运算)functionm,n=div(a,b,c,d)x=a+b*i;y=c+d*i;z=x/y;m=real(z)n=imag(z)endfunctionm,n=hls(a,b)y=det(a+b*i);m=real(y)n=imag(y)endmul.m(复数乘运算)fig.m(绘图)functionm,n=mul(a,b,c
5、,d)x=a+b*i;y=c+d*i;z=x*y;m=real(z)n=imag(z)endfunction fig(a,b)figureplot(a,b,-*)end点击Build选项，进行文件的编译，如果编译成功，组件在计算机中自动注册。同时在保存路径里将产生工程名.prj和工程名文件夹。在工程名文件夹内有distrib和src子文件夹，二者里面都有一个DLL动态链接库，至此DLL动态链接库的生成结束。点击Package，将此工程进行打包，打包完后会生成_install.bat和工程名.exe文件。利用安装包即可完成DLL动态链接库在其它计算机的注册和使用。应用与用与实验验证部分VB使用混
6、合编程的代码如下：(1)复数乘运算（Z22Z33）Call acomcal.mul(2,Fcalpara.ER,Fcalpara.EI,Fcalpara.Z22R,Fcalpara.Z22I,Fcalpara.Z33R,Fcalpara.Z33I)(2)复数除运算（）Call acomcal.div(2,Fcalpara.ImpR,Fcalpara.ImpI,Fcalpara.Z22R,Fcalpara.Z22I,m,n)(3)复数行列式运算（a+bi）Call acomcal.hls(2,m,n,a,b)(4)绘制性能曲线（主绕组电流-转速曲线Im=f(n)）Call acomcal.fig
7、(fgpara.n,fgpara.Im)利用混合编程所绘制的部分曲线CAD的的输出出转矩矩-转速曲速曲线 CAD的效率的效率-转速曲速曲线实验验证利用所开发CAD，设计了一台方形冲片罩极电机（额定电压110V，额定功率5W，额定转速2400r/min），并对样机进行了实验分析，实验装置示意图如下：设计的性能数据电压电压Urms/V主绕组电主绕组电Im/A功率因素功率因素cos转速转速nr/min输出功输出功P2/W输出转矩输出转矩T/gcm输入功率输入功率P1/W效率效率1100.430.5728002.8298.0627.0910.00%1100.430.5927003.79136.7028
8、.0514.00%1100.430.6126004.56170.8428.9916.00%1100.440.6225005.15200.5329.8917.00%1100.440.6324005.57225.9630.7618.00%1100.450.6621006.03279.3533.0718.00%1100.470.6818005.65305.7834.9116.00%测量的性能数据电压电压Urms/V主绕组电主绕组电Im/A功率因素功率因素cos转速转速nr/min输出功输出功P2/W输出转矩输出转矩T/gcm输入功率输入功率P1/W效率效率109.230.32870.64002756
9、3.965140.18722.978517.25%109.150.32850.642127094.145149.09423.023018.00%109.120.33040.648426384.448164.29923.376919.03%109.180.33320.657825764.930186.48623.930020.60%109.230.33660.670824165.345215.57424.663221.67%109.210.34220.683822555.765249.11425.554722.56%109.120.35600.698018725.680295.65727.115020.95%比较实测数据与软件计算得到的数据，可以看出，实测数据的所有曲线的走势与软件计算结果一致，输出功率、输入功率、效率、功率因数与计算结果基本吻合，验证了混合编程应用的正确性。总结针对罩极电机性能计算涉及大量复数计算的特点，以及性能曲线作图的需求，详细讨论了VB与MATLAB的混合编程，开发了基于混合编程的罩极电机CAD。应用与实验表明，VB与MATLAB混合编程用于罩极电机CAD，不仅有效提高软件开发效率，而且能保证性能计算的可靠性和准确性。