- •Математическое моделирование объектов и систем управления предисловие
- •Введение
- •Глава 1 определение и назначение моделирования
- •1.1. Общие определения
- •Контрольные вопросы
- •1.2. Классификация методов моделирования по типу модели
- •Контрольные вопросы
- •1.3. Математическое моделирование и математические модели
- •Контрольные вопросы
- •1.4. Классификация методов математического моделирования применительно к этапу построения математической модели
- •Контрольные вопросы
- •1.5. Классификация методов математического моделирования применительно к этапу исследования математической модели
- •Контрольные вопросы
- •1.6. Характеристики математической модели
- •Контрольные вопросы
- •Глава 2 автоматизированное моделирование технических объектов
- •Контрольные вопросы
- •2.1. Особенности современных систем автоматизированного моделирования
- •Контрольные вопросы
- •2.2. Иерархическое проектирование и многоуровневое моделирование мехатронных систем
- •Контрольные вопросы
- •2.3. Архитектура программ автоматизированного моделирования
- •2.3.1. Графический интерфейс программ математического моделирования динамических систем
- •2.3.2. Язык описания объекта, транслятор, система управления базами данных, монитор
- •2.3.3. Инструментальные средства моделирования (математическое ядро)
- •Контрольные вопросы
- •2.4. Методы построения моделирующих программ
- •2.4.1. Структурное моделирование
- •2.4.2. Решатели для структурного и физического мультидоменного моделирования
- •Контрольные вопросы
- •Глава 3 пакеты визуального моделирования мехатронных систем
- •3.1. Классификация пакетов моделирования технических систем
- •3.2. Пакеты структурного моделирования
- •3.2.1. Пакет matlab/Simulink
- •3.2.2. Пакет VisSim
- •3.2.3. Пакет мвту
- •3.3. Пакеты физического мультидоменного моделирования
- •3.3.1. Пакет Modelica/Dymola
- •3.3.2. Пакет 20-sim
- •3.4. Пакеты среды matlab для моделирования мехатронных систем
- •3.4.1. Принципы моделирования механических систем в пакете SimMechanics
- •3.4.2. Пакет моделирования электрических систем
- •3.4.3. Пакет моделирования гибридных систем StateFlow
- •4. Моделирование объектов в пакетах matlab/Simulink
- •4.1. Моделирование, основные понятия и определения
- •4.2. Вопросы разработки моделей мехатронных систем
- •5. Пакет Simulink – виртуальная среда проектирования мехатронных систем
- •5.1.Общие вопросы создания моделей в пакете Simulink
- •5.1.1. Обозреватель разделов библиотеки пакета Simulink
- •5.1.2. Создание модели
- •5.1.3.Установка параметров расчета и его выполнение
- •5.1.4. Установка параметров обмена
- •Установки параметров моделирования
- •5.1.5. Выполнение расчета.
- •5.2. Библиотеки пакета Simulink
- •5.2.1. Sources – источники сигналов
- •5.2.2. Sinks - приемники сигналов
- •5.2.3. Continuous – аналоговые (непрерывные) блоки
- •5.2.4. Discontinuities – нелинейные блоки
- •5.2.5. Discrete – дискретные блоки
- •5.2.6. Math – блоки математических операций
- •5.2.7. Signal Routing – библиотека маршрутизации сигналов
- •6. Динамика объектов управления
- •6.1. Математическое описание непрерывных объектов управления в мехатронных системах
- •6.3. Представление математического описания объектов управления мехатронных систем в пакете Simulink
- •6.4. Динамические характеристики объектов управления
- •6.5.. Динамические характеристики объектов управления мехатронных систем в пакете Simulink
- •Глава 7. Элементы устройств силовой электроники в пакете Sim Power System
- •7.1. Пакет расширения Sim Power System
- •7.1.1. Основные особенности создания моделей
- •7.1. Библиотека пакета Sim Power Systems 3
- •7.2. Electrical Sources - источники электрической энергии
- •7.3. Elements - электротехнические элементы
- •7.4. Power Electronics - устройства силовой электроники
- •Measurements - измерительные и контрольные устройства
- •7.5. Powerlib Extras - расширенные библиотеки
- •7.6. Активные элементы силовых полупроводниковых преобразователей в пакете Sim Power System
- •Идеальный источник постоянного напряжения
- •Глава 8. Элементы устройств в пакете Simscape
- •Библиографический список
7.1. Библиотека пакета Sim Power Systems 3
Библиотека Sim Power Systems имеет семь основных разделов (рис. 7.1):
Electrical Sources – источники электрической энергии;
Elements – электротехнические элементы;
Power Electronics – устройства силовой электроники;
Machines – электрические машины;
Measurements – измерительные и контрольные устройства;
Application Library – библиотека инженерных приложений;
Extra Library – дополнительные библиотеки.
Используя блоки из этих разделов, пользователь в состоянии за короткое время создать полноценную модель достаточно сложной электромеханической системы. В основной библиотеке находится также блок Powergui, используемый для анализа электрических схем.
Рис. 7.1. Библиотека Sim Power Systems 3
Данный блок обеспечивает выполнение следующих задач:
расчет схемы комплексным методом;
расчет установившегося режима;
дискретизация модели;
задание начальных условий;
инициализация трехфазных схем, содержащих электрические машины, таким образом, чтобы расчет начался с установившегося режима;
частотный анализ схемы с помощью инструмента Use LTI Viewer;
определение полного сопротивления (импеданса) цепи;
выполнение гармонического анализа;
определение матрицы уравнений модели в пространстве состояний.
Ниже дается краткое описание пяти библиотек, библиотеки.
7.2. Electrical Sources - источники электрической энергии
Эта библиотека содержат неуправляемые и управляемые источники постоянного и переменного напряжения и тока (рис. 7.2). В полях окна настройки параметров каждого блока устанавливаются значения амплитуды напряжения, начальной фазы и частоты.
Рис. 7.2 Библиотека Electrical Sources
Поле «Measurements» позволяет подключать блок Multimeter для измерения и наблюдения выходных параметров источника.
Блоки управляемых источников позволяют связать структурные или функциональные схемы основных библиотек «Simulink Blok Library» с элементами библиотеки Sim Power System.
7.3. Elements - электротехнические элементы
На рис. 4.3 представлен состав этой библиотеки, она содержит:
1. Последовательные и параллельные, однофазные и трехфазные пассивные элементы R, L, С, которые могут быть заданы в параметрах этих элементов (Ом, Генри, Фарада «RLC Branch»), а могут быть заданы значениями активной, реактивной индуктивной, либо реактивной емкостной мощностей («RLC Load»).
2. Однофазные и трехфазные магнитосвязанные цепи (цепи с взаимной индукцией) (Mutual Inductance, Three-phase Mutual Inductance).
Рис.7.3. Библиотека Elements
3. Линейные однофазные и трехфазные трансформаторы (Linear Transformer, ThrееPhase Transformer) и трансформатор с реальным магнитным сердечником, учитывающим его насыщение (Saturable Transformer).
4. Нелинейный элемент (Surge Arrester), позволяющий сформировать требуемо нелинейную зависимость между входным и выходным сигналами.
5. Однофазный и трехфазный ключ (Breaker), параметры (сопротивление, индуктивность) которого в открытом состоянии задаются в полях настройки. Там же задается состояние ключа (открыт, закрыт) при нулевом входном сигнале.
6. Трехфазный двухобмоточный и трехобмоточный трансформаторы (Three-phase Transformer, Two windings, Three windings).
7. Блоки, реализующие параметры однофазной и трехфазной линии передачи (PI Section Line, Distributed Parameters Line).