Simulink

Моделирование электрических
цепей в среде Simulink
Запуск программы
(версия R2009a portable)
1. Запустить MatLab
2. Для работы с российской кодировкой ввести
в командную строку текст:
bdclose all
set_param(0, 'CharacterEncoding', 'windows-1252')
3. Открыть библиотеку элементов Simulink
кнопкой
4. Открыть или создать документ Simulink
Принципы создания схем
в среде Simulink
• Схемы состоят из элементов, генерирующих и
преобразующих сигналы, и соединений.
• Сигналы могут иметь разный физический смысл и
размерность, моделируя поведение объектов
различной природы.
• Как использовать всё это для моделирования
физических систем, проще будет потом показать на
примерах :)
• При запуске модель описывается системой
дифференциальных уравнений: автоматически
создается программа для её решения, и вычисляется
значение сигналов и их производных с переменным
шагом по времени, описывающие состояние системы
в каждый момент.
Принципы создания схем
в среде Simulink
Сборка схемы в Simulink – это программирование
компьютера для решения системы
дифференциальных уравнений.
Как и любая хорошая программа, составленная на
любом языке программирования, модель должна:
• Решать поставленную задачу по возможности в
общем виде и минимальным числом элементов;
• Иметь наглядную структуру: элементы должны быть
сгруппированы по выполняемым в модели функциям;
• Допускать удобное дополнение или замену групп
элементов при модификации модели;
• Иметь обозначения элементов и комментарии,
позволяющие понять принцип действия схемы,
физический смысл преобразований и сигналов.
Основные элементы
Элементы, необходимые для
моделирования электрических цепей,
находятся в двух группах:
• Simulink – общие элементы,
применяемые во всех типах моделей;
• SimPowerSystems – элементы,
моделирующие силовые электрические
цепи.
Общие элементы Simulink
• Источники сигналов
Общие элементы Simulink
• Операции над сигналами
Общие элементы Simulink
• Операции над сигналами
Общие элементы Simulink
• Логические операции
Общие элементы Simulink
• Измерители сигналов
Настройка осциллографа
Элементы электрических цепей
• Источники
Элементы электрических цепей
• Разные элементы
Элементы электрических цепей
• Измерительные приборы
Элементы электрических цепей
• Элементы силовой электроники
Задние параметров
идеальных ключа и диода
Сборка схем
• Создание подсистем
выделив группу элементов, в контекстном меню
выберите пункт ‘create subsystem’
• Форматирование блоков
через контекстное меню можно поворачивать,
зеркально отражать блоки, менять их внешний вид
• Добавление комментариев
двойной щелчок в любом месте окна позволяет
добавить текстовый комментарий
Примеры построения схем
1. Простейшие математические
вычисления
2. Логические элементы
3. Преобразование физических величин
4. Взаимодействие с электрическими
схемами
5. Обратная связь
Математические вычисления
1) Константы:
Математические вычисления
2) Переменные во времени величины:
Логические элементы
Почему линии, ограничивающие прерывающийся сигнал,
не вертикальны?
Моделирование физических
процессов: качающийся маятник
Та же модель может имитировать колебания груза, закрепленного на
пружине. Каким физическим величинам будут соответствовать
сигналы в этом случае?
Электрические цепи.
Обратная связь
Особенности создания схем,
моделирующих электрические цепи
• На каждой схеме должен находиться один
блок PowerGUI, задающий режим симуляции.
• Снабберные сопротивления.
Некоторые элементы (индуктивности,
ключи…) при расчете заменяются
управляемыми источниками тока. Их нельзя
соединять последовательно, не шунтировав
сопротивлением большой величины, слабо
искажающим результаты расчета, но
гарантирующим наличие цепи для
модельных токов. Такое сопротивление
может быть включено в модель СПП.
Особенности создания схем,
моделирующих электрические цепи
• Рекомендуется установить в настройках симуляции
(Simulation > Configuration parameters, или Ctrl+E) метод
численного решения дифф. уравнений (solver) –
ode23tb, а наибольший размер шага моделирования
(max step size) в 5-10 раз меньше периода наибольшей
используемой в модели частоты.
Краткий словарь терминов
•
•
•
•
•
•
•
AC – переменный ток
Compare – сравнение
Current – ток
DC – постоянный ток
Delay – задержка
Frequency – частота
Inductance индуктивность
• Initial - начальный
• Internal – внутренний
• Label – подпись
• Measurement –
измерение
• Range – диапазон
• Resistance сопротивление
• Source – источник
• State – состояние
• Step – ступень, шаг
• Torque – момент
• Velocity – скорость
• Voltage – напряжение