仿真技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化改革中的應(yīng)用

摘要：仿真技術(shù)是電氣工程及其自動(dòng)化改革應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)之一，在促進(jìn)電氣工程優(yōu)化發(fā)展中發(fā)揮著獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。鑒于此，從仿真技術(shù)相關(guān)概述出發(fā)，聯(lián)系實(shí)踐，就其在電氣工程及其自動(dòng)化改革中的實(shí)踐應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，意在明確仿真技術(shù)應(yīng)用價(jià)值，為電氣工程及其自動(dòng)化創(chuàng)新發(fā)展提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：仿真技術(shù);電氣工程;電氣工程自動(dòng)化

電氣工程及其自動(dòng)化是推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)高速發(fā)展的重要技術(shù)之一，目前已被廣泛應(yīng)用到電力電網(wǎng)、設(shè)備制造、機(jī)械加工、化工生產(chǎn)、工程建筑等行業(yè)中，成為促進(jìn)其創(chuàng)新與可持續(xù)競(jìng)爭(zhēng)發(fā)展的重要手段。電氣工程及其自動(dòng)化屬綜合學(xué)科，設(shè)計(jì)電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、機(jī)電一體化技術(shù)、系統(tǒng)控制技術(shù)等眾多內(nèi)容。隨著這些技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展，電氣工程及其自動(dòng)化研發(fā)水平不斷提升，與此同時(shí)諸多產(chǎn)品中引入了仿真技術(shù)，賦予電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)更高應(yīng)用價(jià)值。

1仿真技術(shù)

仿真技術(shù)又被稱為“模擬技術(shù)”，是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等創(chuàng)新發(fā)展與結(jié)合應(yīng)用下形成的一門綜合技術(shù)，它能夠通過(guò)仿真計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與專業(yè)工具，對(duì)現(xiàn)實(shí)情境進(jìn)行模擬，根據(jù)模擬分析結(jié)果掌握現(xiàn)實(shí)情境可能存在的問(wèn)題，提出處理辦法[1]?；诮┠晷畔⑻幚砑夹g(shù)、大數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等創(chuàng)新發(fā)展，仿真模型、仿真系統(tǒng)的規(guī)模與復(fù)雜程度日漸增長(zhǎng)，并與電子工程自動(dòng)化技術(shù)、人工智能技術(shù)等有機(jī)結(jié)合，賦予相應(yīng)系統(tǒng)更強(qiáng)功能。就電氣工程及其自動(dòng)化而言，仿真技術(shù)不僅應(yīng)用到相應(yīng)設(shè)備運(yùn)行前評(píng)估工作中，也應(yīng)用到相應(yīng)系統(tǒng)研發(fā)與運(yùn)行中。例如，通過(guò)仿真技術(shù)能夠系統(tǒng)評(píng)估電氣工程及其自動(dòng)化系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性、可靠性，及時(shí)發(fā)展系統(tǒng)或設(shè)備可能存在的問(wèn)題，便于系統(tǒng)或設(shè)備改進(jìn)。將仿真技術(shù)應(yīng)用到系統(tǒng)或設(shè)備控制體系中，提高系統(tǒng)或設(shè)備自動(dòng)化、智能化水平。

2仿真技術(shù)的應(yīng)用

仿真技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化改革中的應(yīng)用是多方面的，具體體現(xiàn)在以下幾方面：

2.1仿真技術(shù)與電力系統(tǒng)

電力系統(tǒng)是電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用的典型代表，通過(guò)分析仿真技術(shù)在電力系統(tǒng)中的運(yùn)用，可有效了解仿真技術(shù)對(duì)電氣工程及其自動(dòng)化改革存在的價(jià)值。仿真技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用表現(xiàn)眾多，如物理動(dòng)態(tài)模擬、數(shù)?；旌戏抡?、智能閉環(huán)控制等。例如，收集電力系統(tǒng)信息，根據(jù)電力系統(tǒng)構(gòu)建需求，搭建適宜數(shù)據(jù)模型，將所采集到的信息、數(shù)據(jù)錄入到相關(guān)模型中進(jìn)行仿真分析，根據(jù)分析結(jié)果工作人員能夠了解電力系統(tǒng)存在的優(yōu)勢(shì)和不足，從而根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行改進(jìn)與完善。SIMULINK仿真是電力系統(tǒng)研發(fā)應(yīng)用較為廣泛的仿真平臺(tái)，通過(guò)該平臺(tái)我們能夠準(zhǔn)確的電力系統(tǒng)電路數(shù)據(jù)模型，實(shí)現(xiàn)電路串聯(lián)補(bǔ)償體系仿真、分布式發(fā)電系統(tǒng)、單相橋式全控整流電力仿真、多重逆變電路仿真等。智能化已經(jīng)成為電力系統(tǒng)發(fā)展主要趨勢(shì)，在此過(guò)程中電力系統(tǒng)需要具備一定智能制造閉環(huán)控制能力。利用MATLAB/Simulink仿真平臺(tái)，構(gòu)建智能制造閉環(huán)控制模型，能夠系統(tǒng)分析電力系統(tǒng)智能制造閉環(huán)控制性能，得出合理系統(tǒng)控制參數(shù)，有效驗(yàn)證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性、合理性[2]?？傊?，基于仿真技術(shù)的應(yīng)用，可及時(shí)發(fā)展電力系統(tǒng)研發(fā)與運(yùn)行存在的問(wèn)題，為電力系統(tǒng)改進(jìn)與完善提供準(zhǔn)確、可靠指導(dǎo)信息，推動(dòng)電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)智能化發(fā)展。

2.2仿真技術(shù)與數(shù)控機(jī)床

數(shù)控機(jī)床是電氣工程及其自動(dòng)化在生產(chǎn)制造企業(yè)應(yīng)用的典型代表，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化管控。在數(shù)控機(jī)床加工中應(yīng)用仿真技術(shù)，不僅能夠提高數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量，也能夠進(jìn)一步提高數(shù)控機(jī)床運(yùn)行安全性。例如，基于仿真技術(shù)在數(shù)控機(jī)床加工工序中增加加工試驗(yàn)環(huán)節(jié)，通過(guò)加工路徑模擬仿真，能夠?qū)⒓庸ぴO(shè)備操作路徑準(zhǔn)確現(xiàn)實(shí)，便于人們了解與掌握加工情況。與此同時(shí)，利于加工材料與成本節(jié)約。又如，數(shù)控機(jī)床加工中，針對(duì)加工工藝要求較高機(jī)械零件，可通過(guò)仿真技術(shù)構(gòu)建機(jī)械零件加工模型，系統(tǒng)分析機(jī)械零件加工參數(shù)，通過(guò)參數(shù)精準(zhǔn)控制，提高機(jī)械零件加工質(zhì)量。在數(shù)控機(jī)床加工過(guò)程中，也可通過(guò)仿真技術(shù)模擬工作環(huán)境，明確環(huán)境對(duì)數(shù)控機(jī)床加工存在的不利影響，避免環(huán)境管控不當(dāng)影響機(jī)械零件生產(chǎn)質(zhì)量與效率?；诮┠旯I(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制水平的不斷提升，數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人有機(jī)結(jié)合。在此背景下，可通過(guò)自動(dòng)控制技術(shù)與仿真技術(shù)結(jié)合應(yīng)用，提高數(shù)控機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人結(jié)合能力，滿足企業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)與管控需求。

2.3仿真技術(shù)與控制系統(tǒng)

要想實(shí)現(xiàn)電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用作用有效發(fā)揮，控制系統(tǒng)的研發(fā)設(shè)計(jì)至關(guān)重要。我們?cè)谡莆湛刂葡到y(tǒng)研發(fā)設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，構(gòu)建相應(yīng)數(shù)學(xué)模型，利用仿真平臺(tái)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析，能夠有效判斷控制系統(tǒng)是否達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。例如，MATLAB仿真平臺(tái)，含有多種控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)函數(shù)，利用這些函數(shù)能夠?qū)刂葡到y(tǒng)進(jìn)行分析。與此同時(shí)，在掌握控制系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊信息后，利用仿真技術(shù)構(gòu)建基礎(chǔ)模塊數(shù)據(jù)模型，可對(duì)該模型性能具有準(zhǔn)確、全面掌握，便于控制系統(tǒng)基礎(chǔ)模塊改進(jìn)與完善。例如通過(guò)Simulink仿真平臺(tái)可實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制系統(tǒng)、線性連續(xù)控制系統(tǒng)仿真、非線性控制系統(tǒng)等仿真，便于控制系統(tǒng)核心參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。仿真技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化中的應(yīng)用范圍是廣闊的，除上述提到的應(yīng)用外，在電氣自動(dòng)化系統(tǒng)故障分析、電氣自動(dòng)化設(shè)備安全防護(hù)中，也具有較好應(yīng)用效果。

結(jié)果

仿真技術(shù)在電氣工程及其自動(dòng)化改革中的有效應(yīng)用，能夠進(jìn)一步提高電氣工程及其自動(dòng)化監(jiān)督、管控能力，優(yōu)化電氣工程及其自動(dòng)化技術(shù)應(yīng)用環(huán)境，推動(dòng)電氣工程智能化發(fā)揮，使其更好應(yīng)用到更領(lǐng)域更行業(yè)中，助力經(jīng)濟(jì)建設(shè)。因此，我們應(yīng)對(duì)仿真技術(shù)及其應(yīng)用具有一定了解，并樹立創(chuàng)新發(fā)展意識(shí)進(jìn)行相關(guān)探討，從而不斷提高仿真技術(shù)應(yīng)用科學(xué)性、有效性，推動(dòng)我國(guó)電氣工程及其自動(dòng)化工程優(yōu)化發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介：尚海朝（1989.06.12——），性別：男，民族：漢，籍貫：陜西省榆林市，職稱：助理工程師，學(xué)歷：大專，研究方向：電氣工程。