- •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
- •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
- •Глава 8 Моделирование гидравлических систем в matlab введение
- •8.1. Гидравлические источники
- •Библиографический список
7.4. Power Electronics - устройства силовой электроники
В библиотеке устройств силовой электроники (рис. 7.4) находятся модели полупроводниковых приборов (диод, тиристор, запираемый тиристор, IGBT и MOSFET транзисторы), а также универсальный мост, позволяющий моделировать одно-, двух -, и трехфазные выпрямительные или инверторные схемы. Кроме того, в библиотеке присутствует модель трехуровнего моста и модель идеального ключа.
Каждый единичный полупроводниковый элемент содержит выход т, на котором с помощью измерительных приборов можно посмотреть форму напряжения и тока на элементе и измерить их значения. Все блоки имеют управляющие входы, обозначенные буквой g.
В дополнительных библиотеках Extras помещены дополнительные дискретные и непрерывные блоки управления.
Рис. 7.4. Библиотека Power Electronics
Measurements - измерительные и контрольные устройства
Библиотека измерительных устройств показано на рис. 4.5.
Рис. 7.5. Библиотека измерительных приборов
В библиотеке измерительных устройств находятся блоки измерения мгновенного значения тока и напряжения, блок измерения токов и напряжений в трехфазной системе, измеритель полного сопротивления участка электрической схемы, а также блок Multimeter, позволяющий измерять переменные блоков без непосредственного подключения измерительных устройств. Блок Multimeter аккумулирует переменные тех блоков, для которых в окне их параметров в графе Measurement заданы измеряемые переменные. Выходными сигналами измерительных блоков являются обычные сигналы Simulink, которые можно подать на блоки отображения (Scope, Display) или на вход любого обычного Simulink-блока.
7.5. Powerlib Extras - расширенные библиотеки
Среди дополнительных библиотек (рис. 4.6) находится большое количество разнообразных блоков. В частности, библиотека дополнительных измерительных приборов, библиотека устройств управления преобразователями и т. д.
Рис. 7.6. Расширенные библиотеки
Пакет расширения, Sim Power System обеспечивает широкие возможности для расчета электротехнических устройств и систем и в настоящее время может считаться одним из лучших пакетов для моделирования устройств силовой электроники.
Рассмотрим основные элементы силовых полупроводниковых преобразователей и их представление в пакете Sim Power System.
В примерах, помещенных ниже, будут одновременно показаны возможности пакетов Simulink, Control System и Sim Power System по визуализации, измерению и исследованию электромагнитных процессов в схемах.
7.6. Активные элементы силовых полупроводниковых преобразователей в пакете Sim Power System
DC Voltage Source.
Идеальный источник постоянного напряжения
Блок вырабатывает постоянное по уровню напряжение. Пиктограмма и окно настройки блока приведены на рис. 7.7. В полях окна настройки параметров задаются:
Amplitude (V) – амплитуда (В) выходного напряжения источника. Measurments – измеряемые переменные. Параметр позволяет выбрать передаваемые в блок Multimeter переменные, которые затем можно увидеть с помощью блока Scope или измерить с помощью блока Powergui. Значения параметра выбираются из выпадающего списка:
None – нет переменных для отображения,
Voltage – выходное напряжение источника.
Рис. 7.7. Пиктограмма и окно настройки блока источника постоянного напряжения
Блок является идеальным источником напряжения, т. е. его собственное внутреннее сопротивление равно нулю.
Пример 4.1. На рис. 4.8 показан пример включения двух источников постоянного напряжения V1 = 200 B, V2 = 300 B на общее сопротивление R=50 Ом.
В схему модели введены блоки Multimeter и Powergui, измеряющие напряжения источников, напряжение и ток в сопротивлении. Окна блоков с результатами измерений показаны на рис. 4.9.