- •Прикладные вычисления в электроэнергетике
- •13.03.02 (140400.62) Электроэнергетика и электротехника
- •2014 Содержание
- •1 Лабораторная работа №1. Изучение вычислительных возможностей программы «MathCad» при проведении электротехнических расчетов
- •1.1 Цель и программа работы
- •1.2 Краткая характеристика персональной эвм
- •1.3 Указания мер безопасности
- •1.4 Методические указания к выполнению работы
- •1.5 Задание к лабораторной работе №1
- •1.6 Содержание отчета
- •1.7Контрольные вопросы
- •2 Лабораторная работа №2. Изучение графических возможностей и возможностей символьных вычислений программы «MathCad» при проведении электротехнических расчетов
- •2.1 Цель и программа работы
- •2.2 Краткая характеристика персональной эвм
- •2.3 Указания мер безопасности
- •2.4 Методические указания к выполнению работы
- •2.5 Задание к лабораторной работе №2
- •2.6 Содержание отчета
- •2.7Контрольные вопросы
- •3 Лабораторная работа №3. Изучение вычислительных возможностей программы «MatLab» при работе в режиме прямых вычислений
- •3.1 Цель и программа работы
- •3.2 Краткая характеристика персональной эвм
- •3.3 Указания мер безопасности
- •3.4 Методические указания к выполнению работы
- •3.5 Задание к лабораторной работе №3
- •3.6 Содержание отчета
- •3.7Контрольные вопросы
- •4 Лабораторная работа №4. Изучение вычислительных возможностей программы «MatLab» при работе с м-файлами и графических ее возможностей
- •4.1 Цель и программа работы
- •4.2 Краткая характеристика персональной эвм
- •4.3 Указания мер безопасности
- •4.4 Методические указания к выполнению работы
- •4.5 Задание к лабораторной работе №4
- •4.6 Содержание отчета
- •4.7Контрольные вопросы
- •5 Лабораторная работа №5. Изучение возможностей совместной работы программы «MatLab»с программами msOffice«Word»«Excel»
- •5.1 Цель и программа работы
- •5.2 Краткая характеристика персональной эвм
- •5.3 Указания мер безопасности
- •5.4 Методические указания к выполнению работы
- •5.5 Задание к лабораторной работе №5
- •5.6 Содержание отчета
- •5.7Контрольные вопросы
- •6 Лабораторная работа №6. Изучение вычислительных и графических возможностей пакета моделирования «Simulink»программы «MatLab»
- •6.1 Цель и программа работы
- •6.2 Краткая характеристика персональной эвм
- •6.3 Указания мер безопасности
- •6.4 Методические указания к выполнению работы
- •6.5 Задание к лабораторной работе №6
- •6.6 Содержание отчета
- •6.7Контрольные вопросы
- •7 Лабораторная работа №7. Программирование в среде Fortran применительно к задачам электроэнергетики
- •7.5 Задание к лабораторной работе №7
- •7.6 Содержание отчета
- •7.7Контрольные вопросы
- •8 Лабораторная работа №8. Связь программы «MatLab» с программами на языке Fortran. Генерация Mex-файлов
- •8.5 Задание к лабораторной работе №8
- •8.6 Содержание отчета
- •8.7Контрольные вопросы
- •9 Лабораторная работа №9. Изучение графических возможностей пакета программ визуализации данных «origin»
- •9.1 Цель и программа работы
- •9.2 Краткая характеристика персональной эвм
- •9.3 Указания мер безопасности
- •9.4 Методические указания к выполнению работы
- •9.5 Задание к лабораторной работе №9
- •9.6 Содержание отчета
- •9.7Контрольные вопросы
- •10 Список литературы
- •Приложение а
- •Приложение б
- •Приложение в основные команды интерпретатора ТеХ
- •С о с т а в библиотеки пользователя avt.Lib
- •С т р у к т у р а командных файлов ms Fortran 5.0 и их использование
6.5 Задание к лабораторной работе №6
6.5.1 С помощью пакета Simulink создать модель, содержащую виртуальный осциллограф (Scope) cтремя входами и три подключенных к нему блока из следующих пяти по вариантам:
а) блок прямоугольных импульсов (Pulse Generator);
б) блок нарастающего воздействия (Ramp);
в) блок пилообразного сигнала (Repeating Sequence);
г) блок синусоидального воздействия (Sine Wave);
д) блок одиночного перепада сигнала (Step).
Выбор трех блоков по вариантам производится в соответствии с таблицей 6.1
Таблица 6.1 – Блоки, входящие в модель по вариантам
Последняя цифра зачетной книжки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
блок «а» |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
+ |
– |
– |
– |
– |
блок «б» |
+ |
+ |
+ |
– |
– |
– |
+ |
+ |
+ |
– |
блок «в» |
+ |
– |
– |
+ |
+ |
– |
+ |
– |
+ |
+ |
блок «г» |
– |
+ |
– |
+ |
– |
+ |
+ |
+ |
– |
+ |
блок «д» |
– |
– |
+ |
– |
+ |
+ |
– |
+ |
+ |
+ |
Блоки сигналов выбрать из библиотеки Simulinkв разделеSources, а виртуальный осциллограф – в разделеSinks. Для установки числа входов осциллографа необходимо дважды щелкнуть на его изображении и в появившемся окне вызвать окно параметров кнопкойParameters. На вкладкеGeneralэтого окна в полеNumber of axesввести значение, равное трем.
Окно параметров любого блока сигналов вызывается двойным щелчком мыши на его изображении. Установить для выбранных блоков следующие значения по вариантам:
Блок «а» - период равен ax 0,001, амплитуда равнаb.
Блок «б» - коэффициент k равен ax 100.
Блок «в» - период равен ax 0,001, амплитуда равнаb.
Блок «г» - частота равна 314 рад/сек, амплитуда равна b.
Блок «д» - время наступления перепада равно ax 0,001, начальное значение равно нулю, конечное равноb.
Здесь a– предпоследняя цифра зачетной книжки,b– последняя цифра зачетной книжки.
Запустить модель на выполнение. Перед запуском с помощью меню Simulation и команды SimulationParametersустановить в одноименном диалоговом окне конечное время процесса моделирования 0,02 с и максимальный размер шага 0,0001. Эти же параметры использовать и для последующих моделей. По завершении моделирования вызвать окно с осциллограммами и установить для каждого графика рациональный масштаб по оси Y, используя командуAxes propertiesиз контекстного меню вызываемого правой кнопкой мыши. Сохранить сделанные установки, а затем сохранить модель в каталоге результатов диске.
6.5.2 Создать модель, состоящую из трех блоков: блок синусоидального воздействия дифференцирующий блокблок ограничения. Дифференцирующий блок (Derivative) выбрать в библиотеке Simulink в разделеContinuous, а блок ограничения (Saturation) – в разделеNonlinear. Для блока синусоидального воздействия установить те же параметры, что и в предыдущей модели. К выходу каждого блока подключить осциллограф. Для блока ограничения верхний и нижний пределы установить равными половине амплитудных сигнала на выходе дифференцирующего блока. По завершении процесса моделирования скорректировать масштабы по оси Y каждого графика, как и в предыдущей модели, после чего сохранить сделанные установки. Сохранить модель в каталоге результатов диска.
6.5.3 С помощью пакета Simulink и его дополнения Power System Blockset создать модель следующей схемы с ветвями по вариантам (рисунок 6.1):
Рисунок 6.1 – Исходная электрическая схема
Номера ветвей, входящих в схему, приведены по вариантам в таблице 6.2.
Таблица 6.2 – Номера ветвей, входящих в электрическую схему по вариантам
Последняя цифра зачетной книжки |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
Номера ветвей, входящих в схему |
1, 2 |
1, 3 |
1, 4 |
1, 5 |
2, 3 |
2, 4 |
2, 5 |
3, 4 |
3,5 |
4, 5 |
Величины параметров по вариантам приведены в таблице 6.3.
Таблица 6.3 – Значения параметров электрической схемы по вариантам
Обозначение |
Предпоследняя цифра зачетной книжки | |||||||||
параметра |
0 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
E, В |
20 |
30 |
45 |
19 |
24 |
62 |
58 |
74 |
51 |
37 |
R1, Ом |
3 |
5 |
7 |
6 |
9 |
8 |
1 |
12 |
4 |
11 |
R2, Ом |
4 |
6 |
5 |
9 |
8 |
1 |
13 |
15 |
3 |
7 |
R3, Ом |
3 |
5 |
4 |
1 |
6 |
9 |
8 |
7 |
11 |
12 |
R4, Ом |
3 |
6 |
9 |
8 |
1 |
4 |
5 |
2 |
7 |
10 |
L1, мГн |
132 |
56 |
154 |
208 |
233 |
315 |
111 |
88 |
92 |
107 |
L2, мГн |
67 |
54 |
96 |
44 |
121 |
34 |
45 |
67 |
22 |
59 |
L3, мГн |
333 |
145 |
274 |
321 |
259 |
222 |
196 |
133 |
205 |
233 |
L4, мГн |
104 |
87 |
45 |
56 |
71 |
99 |
104 |
122 |
49 |
43 |
C1, мкФ |
567 |
876 |
911 |
456 |
891 |
784 |
654 |
391 |
321 |
679 |
C2, мкФ |
774 |
912 |
365 |
892 |
903 |
403 |
607 |
305 |
629 |
791 |
При составлении модели источник ЭДС (ACVoltageSource) выбрать в библиотеке Power System Blockset в разделеElectricalSources, для него установить частоту 50 Гц и фазу, равную нулю. Для моделирования остальных ветвей использовать RLC-блоки из разделаElements. Обозначения элементов на схеме модели выполнить такими же, как и в электрической схеме. Предусмотреть снятие осциллограмм токов отдельных ветвей, суммарного тока и напряжения на любом элементе. Для этого в соответствующие точки схемы включить измерительные блокиCurrentMeasuremets иVoltageMeasuremets из разделаMeasuremets библиотеки Power System Blockset. На выходы этих блоков подключить виртуальные осциллографы. Кроме того, для измерения амплитудного и действующего значений этих же токов и напряжения в поле модели поместить блокpowerguiиз корневого каталога библиотеки Power System Blockset. Запустить модель на выполнение, после чего скорректировать масштабы по оси Y каждого графика, как и в предыдущей модели, затем сохранить сделанные установки. Сохранить модель в каталоге результатов диска. Открыть блокpowergui, снять показания амплитудных и действующих значений параметров, которые привести в отчете.