CAD-技术在电气工程及其自动化专业中的应用

CAD技术在电气工程及其自动化专业中的应用CAD即计算机辅助设计(ComputerAidedDesign)。CAD技术是将计算机高速而精确的计算能力，大容量存储和处理数据的能力与设计者的综合分析、逻辑判断以及创造性思维结合起来，用以加快设计进程、缩短设计周期、提高设计质量的技术。20世纪80年代，随着微机技术的不断发展，出现了许多成熟的CAD软件，其中，应用于电气工程及其自动化专业毕中的CAD软件有：AutoCAD、Protel、Matlab等。将CAD技术应用于毕业设计中，其意义在于：激发学生对毕业设计的兴趣；有利学生创新思维的培养，提高学生分析和解决实际问题以及理论联系实际的能力；锻炼学生在工程设计中应用CAD技术的能力，为将来走上工作岗位打下坚实的基础；提高学生毕业设计成品质量。一、AutoCAD在毕业设计中的应用1.AutoCAD简介AutoCAD是当今最流行的二维绘图软件，世界第四大PC软件公司Autodesk公司的主导产品。AutoCAD有强大的二维绘图功能，如绘图、编辑、剖面线和图案绘制、尺寸标注等功能，同时具有三维绘图功能。利用AutoCAD提供的AutoLISP、ADS、ARX作为二次开发的工具，还可以在许多实际应用领域开发出许多符合实际应用的软件。目前，Autodesk公司最新发布的版本是AutoCAD2008。2.AutoCAD在中的应用AutoCAD在电气领域内的设计主要包括：（1）机械及汽车电气设计。如零件图、装配图、电气原理图、KE-Jetronic电路图、发动机点火装置电路图的绘制。（2）变电工程图设计。如变电工程图、电气主接线图、变电所断面图、高压开关柜外观图的绘制。（3）输电工程图设计。如架空线路图、电缆线路工程图的绘制（4）电子线路图的设计。如数字电路、模拟电路及电力电子电路的绘制。（5）工厂电气控制图的设计。如工厂低压系统图、电动机控制图、车间接地线路图、工厂智能系统配线图的绘制。（6）通信工程图的设计。如移动通信系统图、数字交换机系统结构图、无线寻呼系统图的绘制。（7）建筑电气平面图设计。如办公楼配电平面图、屋顶防雷接地平面图的绘制等。二、Protel在毕业设计中的应用1.Protel软件简介随着计算机的逐渐普及，EDA电路设计自动化软件在电路行业的应用越来越广泛，国内最为常用的EDA软件是Protel和ORCAD。Protel是Protel公司在20世纪80年代末推出的电路行业的CAD软件，是电路设计者的首选软件。2005年底，Protel软件的原厂商Altium公司推出了Protel系列的最新高端版本AltiumDesigner6.0。AltiumDesigner是业界首例将设计流程、集成化PCB设计、可编程器件设计和基于处理器设计的嵌入式软件开发功能整合在一起的产品，一种同时进行PCB和FPGA设计以及嵌入式设计的解决方案，具有将设计方案从概念转变为最终成品所需的全部功能。2.Protel在毕业设计中的应用在毕业设计中Protel的应用主要在如下几个方面:（1）电路原理图的设计。Protel的原理图设计输入功能，丰富的电子器件库，可为使用者提供所需的各种常用电子器件，方便学生熟悉电器元件，设计电路原理图。（2）计算机仿真。Protel提供有多种仿真功能，包括交流小信号分析、瞬态特性分析、噪声分析、直流分析等，学生可应用这些功能对设计原理图进行仿真试验，验证设计的可行性。（3）PCB板的设计。利用Protel的印制电路板自动布线功能，实现PCB板设计。三、MATLAB技术在电气工程及其自动化专业中的应用1.MATLAB和Simulink简介MATLAB是当今具有代表性的交互式控制系统仿真语言，由美国学者CleveMoler等人推出，它以独特的构思与卓越的性能成为控制系统CAD领域最为普及与流行的应用软件。MATLAB目前已广泛地应用在自动控制、图像处理、语言处理、信号分析、振动理论、优化设计、时序分析与统计学、系统建模等领域。TheMathWorks公司最新推出的是MATLABRR2007a版本产品。Simulink是MATLAB中提供的基于模型化图形组态的控制系统仿真软件，它具有Simu(仿真)与Link(连接)两大功能，使得一个复杂的控制系统数字仿真问题变得十分直观且容易。2.MATLAB利用MATLAB强大的数值仿真和数据处理能力，可对电气工程及其自动化专业的“自动控制原理”、“电力电子技术”、“电机及拖动基础”、“电力系统稳态分析”和“数字信号处理”等内容进行仿真、研究。（1）MATLAB在电路与磁路中的应用。在Simulink中有一个simPowerSystems模块库，包括10类模块库：电源元件库、线路元件库、电力电子元件库、电机元件库、附加元件库、连接器元件库、电力图形元件库、电力系统元件库、演示教程等，可以进行电路和磁路的建模与仿真。（2）MATLAB在控制系统中的应用。MATLAB有许多工具箱，如控制系统工具箱（ControlSystemToolbox）、模糊逻辑工具箱（FuzzyLogicToolbox）、电气系统工具箱（PowerBlocksetToolbox）等包括控制系统建模与仿真、线性系统反馈控制、PID控制系统设计、基于传递函数模型的控制系统设计、最优控制系统设计、鲁棒控制系统设计、智能控制系统设计、非线性控制系统设计和系统辨识。（3）MATLAB在电力系统中的应用。在MATLAB电力系统分析模块中，主要有各种同步机、异步机、变压器、直流机、特殊电机的线性和非线性的、有名值和标么值系统的、不同仿真精度的设备模型库；单相、三相的分布和集中参数的传输线；单相、三相断路器及各种电力系统的负荷模型，还有一些保护器件如氧化锌压敏器件等。电力系统模块可完成以下功能：①电力系统的稳态分析。电力系统分析模块中有一个功能，叫做“StateFlow”(状态流)，特别适用于含有一台或多台同步发电机的简单或复杂电力系统的稳态分析。②电力系统的暂态分析。主要是时域仿真分析和特征根分析这两种方法,前者适用于含有一台或多台同步发电机的简单或复杂电力系统的时域暂态分析。③特征根分析。是MATLAB特有的功能，特征根分析的物理概念清晰、透明度大,对于理论概念的把握及运用十分适合。四、结束语综上所述，CAD技术在电气工程及其自动化专业中的应用主要在如下几个方面：绘制二维、三维工程图，这是最普遍的应用方式；建立图形及符号库，便于设计时调用，从而提高设计效率；进行工程分析，利用强大的工程分析工具软件，帮助设计者进行高效率的设计工作；生成设计文档，按设计要求制成说明书和图纸，使设计过程更加直观。