- •Оглавление
- •1. Знакомство с программным продуктом matlab
- •1.1. Основные сведения о системе matlab
- •1.2. Пользовательский интерфейс matlab
- •1.2.1. Командное меню
- •1.2.2. Панель инструментов
- •Наиболее важной кнопкой (для целей данного учебного пособия) является кнопка открытия окна браузера библиотек Simulink (см. Рис.1.4, поз.8).
- •1.2.3. Панель запуска компонентов системы и браузер рабочего пространства
- •1.2.4. Окно истории сессии и браузер текущей директории
- •2. Пакет моделирования динамических систем simulink
- •2.1. Назначение и функции пакета Simulink
- •2.1.1. Командное меню браузера библиотек
- •2.1.2. Панель инструментов браузера библиотек Simulink
- •2.2. Блоки библиотеки Simulink
- •2.2.1. Continuous – раздел непрерывных блоков
- •Discrete – раздел дискретных блоков
- •Function & Tables – раздел блоков функций и таблиц
- •Math – раздел математических блоков
- •Nonlinear – раздел нелинейных блоков
- •Signal & Systems – раздел блоков сигналов и систем
- •Sinks – раздел блоков получателей сигналов
- •Sources – раздел блоков источников сигналов
- •Библиотека Simulink Extras
- •2.2.9.1. Additional Discrete – дополнительные дискретные блоки
- •2.2.9.2. Additional Linear – дополнительные линейные блоки
- •2.2.9.4. Блоки триггеров Flip Flops
- •2.2.9.5. Раздел преобразований Transformations
- •2.3. Создание модели устройства в программе Simulink
- •2.3.1. Создание нового окна модели
- •2.3.2. Панель инструментов
- •2.3.3. Командное меню
- •2.3.4. Размещение блоков в окне модели
- •2.3.5. Выделение блока или группы блоков в окне модели
- •2.3.6. Сохранение модели
- •2.3.7. Установка параметров блоков, входящих в модель
- •2.3.8. Установка параметров моделирования
- •2.3.9. Добавление надписей и текстовых комментариев
- •2.3.10. Соединение блоков между собой
- •2.3.11. Создание отвода линий
- •2.3.12. Удаление соединений
- •2.3.13. Изменение размеров блоков
- •2.3.14. Перемещение блоков и вставка блоков в соединение
- •2.3.15. Печать текущей модели
- •2.3.16. Вставка модели в текстовые редакторы
- •2.3.17. Создание простейшей модели
- •Виды переходных процессов и частотных характеристик типовых динамических звеньев
- •3.1. Переходные характеристики звеньев
- •3.2. Частотные характеристики звеньев
- •3.3. Получение переходных и частотных характеристик
- •3.4. Идеальное усилительное (безынерционное) звено
- •Для изменения коэффициента передачи k усилительного звена необходимо дважды щелкнуть на нем левой кнопкой мыши, появится окно параметров усилительного звена Gain (рис.3.12).
- •3.5. Апериодическое (инерционное) звено
- •3.6. Колебательное звено
- •3.7. Интегрирующее звено
- •3.8. Дифференцирующее звено
- •3.9. Звено с постоянным запаздыванием
- •4. Способы соединения звеньев в структурную схему
- •4.1. Последовательное соединение звеньев
- •4.2. Параллельное соединение звеньев
- •4.3. Звено, охваченное обратной связью
- •5. Решение задач анализа линейных систем автоматического управления
- •Понятие устойчивости и критерии устойчивости систем
- •Критерий устойчивости по корням характеристического уравнения
- •5.1.2. Частотный критерий устойчивости Найквиста
- •Показатели качества переходных процессов
- •Общая методика анализа линейных систем
- •Скорости турбогенератора
- •Скорости турбогенератора
- •Скорости турбогенератора
- •Главные обратные связи, как правило, являются отрицательными. Местные обратные связи могут иметь любой знак.
- •6.2. Получение передаточных функций регуляторов в пакете Simulink
- •6.3. Общая методика синтеза линейных систем автоматического управления
- •Приложение для синтеза корректирующих звеньев siso Design Tool
- •После запуска siso Design Tool следует сначала определить, как выглядит модель, для которой составляется корректирующее звено. Она представлена на панели структуры системы (рис.6.12).
- •6.4.1. Командное меню
- •Диалоговое окно для импорта моделей (рис.6.13) содержит три поля:
- •6.4.2. Панель инструментов
- •6.4.3. Работа с приложением siso Design Tool
- •6.4.4. Синтез по управляющему воздействию
- •Системы
- •6.4.5. Синтез по возмущающему воздействию
- •7. Анализ простейших структур при случайных возмущающих воздействиях
- •Понятие случайной величины и случайного процесса. Законы распределения случайных величин
- •7.2. Прохождение случайного сигнала через линейную систему
- •Сигнала на входе в сарч
- •Сигнала на выходе из сарч
- •8. Нелинейные блоки пакета Simulink
- •8.1. Блок ограничения Saturation
- •8.2. Блок с зоной нечувствительности Dead Zone
- •8.3. Релейный блок Relay
- •8.4. Блок с ограничением скорости Rate Limiter
- •8.5. Блок следящего квантования Quantizer
- •8.6. Блок фрикционных эффектов Coulombic and Viscous Friction
- •8.7. Блок люфта Backlash
- •8.8. Блоки-переключатели Switch
- •9. Пакет nonlinear control design (ncd) blockset
- •9.1. Основные правила работы с ncd
- •9.2. Оптимизация коэффициента передачи и-регулятора
- •9.3. Меню окна блока ncd Output
- •9.4. Особенности решаемых задач
- •10. Моделирование электротехнических систем
- •10.1. Состав библиотеки Pоwer System Blockset
- •10.1.1. Состав библиотеки Electrical Sources
- •10.1.2. Соединительные элементы Connectors
- •10.1.3. Библиотека компонентов Elements
- •10.1.4. Состав библиотеки Power Electronics
- •Блоки измерений Measurements
- •10.1.6. Библиотека электрических машин Machines
- •10.1.7. Расширенная библиотека Powerlib Extras
- •10.2. Пример расчета электрических цепей постоянного тока
- •10.3. Пример расчета однофазных электрических цепей синусоидального тока
- •10.4. Пример моделирования асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором
- •Библиографический список
- •Учебное пособие
- •644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10
- •6 44099, Омск, ул. П.Некрасова, 10
Министерство образования Российской Федерации
Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия
( СибАДИ )
В.С. Щербаков, А.А. Руппель, В.А. Глушец
ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ
СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ В СРЕДЕ MATLAB И SIMULINK
Учебное пособие
Омск
Издательство СибАДИ
2003
УДК 681.06:621.3
ББК 32.973.26-018.2
Щ 61
Рецензенты:
доктор технических наук, профессор С.Ф. Абдулин (ОмГИС),
доктор технических наук, профессор И.Г. Браилов (ОмГТУ)
Работа одобрена редакционно-издательским советом академии и учебно-методическим советом факультета ТТМ в качестве учебного пособия по дисциплинам “Теория автоматического управления”, “Автоматизация технологических процессов и производств”, “Проектирование систем управления” для специальности 210200 – Автоматизация технологических процессов и производств.
Щербаков В.С., Руппель А.А., Глушец В.А. ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ И ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В СРЕДЕ MATLAB И SIMULINK: Учебное пособие. – Омск: Изд-во СибАДИ, 2003. – 160 с.
Предназначено для студентов всех форм обучения по специальностям, изучающим основы теории автоматического управления, теоретические основы электротехники и электропривода.
Учебное пособие в простой и доступной форме знакомит читателей с программными продуктами MАTLAB и Simulink. Приводятся типовые структурные схемы систем автоматического управления и их характеристики. Рассмотрены задачи анализа и синтеза как линейных, так и нелинейных систем автоматического управления. Приведены примеры моделирования электротехнических схем. Изложение сопровождается подробно разработанными примерами, иллюстрациями, пиктограммами.
Ил. 165. Библиогр.: 20 назв.
ISBN 5 – 93204 – 154 – 4 © В.С. Щербаков, А.А. Руппель,
В.А. Глушец, 2003
© Издательство СибАДИ, 2003
Оглавление
1.1.Основные сведения о системе MATLAB...................................... 1.2. Пользовательский интерфейс MATLAB...................................... 1.2.1. Командное меню.............................….................................. 1.2.2. Панель инструментов.......................................……............ 1.2.3. Панель запуска компонентов системы и браузер рабочего пространства................................................…..... 1.2.4. Окно истории сессии и браузер текущей директории…..
2.1.Назначение и функции пакета Simulink........................................ 2.1.1. Командное меню браузера библиотек...........................….. 2.1.2. Панель инструментов браузера библиотек Simulink......... 2.2. Блоки библиотеки Simulink........................................................... 2.2.1. Continuous – раздел непрерывных блоков....................….. 2.2.2. Discrete – раздел дискретных блоков............................….. 2.2.3. Function & Tables – раздел блоков функций и таблиц..… 2.2.4. Math – раздел математических блоков...........................… 2.2.5. Nonlinear – раздел нелинейных блоков........................….. 2.2.6. Signal & Systems – раздел блоков сигналов и систем...… 2.2.7. Sinks – раздел блоков получателей сигналов................…. 2.2.8. Sources – раздел блоков источников сигналов.................. 2.2.9. Библиотека Simulink Extras..............................................… 2.2.9.1. Additional Discrete – дополнительные дискретые блоки..……………………………………………… 2.2.9.2. Additional Linear – дополнительные линейные блоки........………………………………………….. 2.2.9.3. Дополнительные блоки Additional Sinks....……… 2.2.9.4. Блоки триггеров Flip Flops............................…….. 2.2.9.5. Раздел преобразований Transformations..........…... 2.3. Создание модели устройства в программе Simulink................... 2.3.1. Создание нового окна модели.......................................….. 2.3.2. Панель инструментов.....................................................….. 2.3.3. Командное меню.............................................................….. 2.3.4. Размещение блоков в окне модели................................…. 2.3.5. Выделение блока или группы блоков в окне модели..…. 2.3.6. Сохранение модели.........................................................…. 2.3.7. Установка параметров блоков, входящих в модель.....…. 2.3.8. Установка параметров моделирования..........................…. 2.3.9. Добавление надписей и текстовых комментариев……… 2.3.10. Соединение блоков между собой..........................……... 2.3.11. Создание отвода линий...........................................…….. 2.3.12. Удаление соединений..............................................…….. 2.3.13. Изменение размеров блоков...................................…….. 2.3.14. Перемещение блоков и вставка блоков в соединение... 2.3.15. Печать текущей модели...........................................……. 2.3.16. Вставка модели в текстовые редакторы………………. 2.3.17. Создание простейшей модели..........................................
3.1. Переходные характеристики звеньев.......................................... 3.2. Частотные характеристики звеньев............................................. 3.3. Получение переходных и частотных характеристик................. 3.4. Идеальное усилительное (безынерционное) звено.................... 3.5. Апериодическое (инерционное) звено........................................ 3.6. Колебательное звено.........................................................……… 3.7. Интегрирующее звено.....................................................………. 3.8. Дифференцирующее звено.............................................………. 3.9. Звено с постоянным запаздыванием..............................……….
4.1. Последовательное соединение звеньев........................................ 4.2. Параллельное соединение звеньев............................................... 4.3. Звено, охваченное обратной связью.............................................
управления...........................................................................................
5.3. Показатели качества переходных процессов............................... 5.4. Общая методика анализа линейных систем автоматического управления.............................................................................................. 6. Решение задач синтеза линейных систем автоматического управления, коррекция их динамических свойств...................... 6.1. Назначение и виды коррекции динамических свойств систем автоматического управления............................................................... 6.2. Получение передаточных функций регуляторов в пакете Simulink................................................................................................... 6.3. Общая методика синтеза линейных систем автоматического управления.............................................................................................. 6.4. Приложение для синтеза корректирующих звеньев SISO Design Tool...........................................................................................…... 6.4.1. Командное меню................................................................... 6.4.2. Панель инструментов........................................................... 6.4.3. Работа с приложением SISO Design Tool........................... 6.4.4. Синтез по управляющему воздействию............................. 6.4.5. Синтез по возмущающему воздействию............................
воздействиях......................................................................................... 7.1. Понятие случайной величины и случайного процесса. Законы распределения случайных величин...................................................... 7.2. Прохождение случайного сигнала через линейную систему....
8.1. Блок ограничения Saturation......................................................... 8.2. Блок с зоной нечувствительности Dead Zone.............................. 8.3. Релейный блок Relay...................................................................... 8.4. Блок с ограничением скорости Rate Limiter................................ 8.5. Блок следящего квантования Quantizer........................................ 8.6. Блок фрикционных эффектов Coulombic and Viscous Friction.. 8.7. Блок люфта Backlash...................................................................... 8.8. Блоки-переключатели Switch........................................................ 9. Пакет Nonlinear Control Design (NCD) Blockset.............................. 9.1. Основные правила работы с NCD................................................. 9.2. Оптимизация коэффициента передачи И-регулятора................. 9.3. Меню окна блока NCD Output....................................................... 9.4. Особенности решаемых задач.......................................................
10.1. Состав библиотеки Power System Blockset................................. 10.1.1. Состав библиотеки Electrical Sources.............................. 10.1.2. Соединительные элементы Connction............................. 10.1.3. Библиотека компонентов Elements.................................. 10.1.4. Состав библиотеки Power Electronics………………….. 10.1.5. Блоки измерений Measurements....................................... 10.1.6. Библиотека электрических машин Machines................. 10.1.7. Расширенная библиотека Powerlib Extras...................... 10.2. Пример расчета электрических цепей постоянного тока......... 10.3. Пример расчета однофазных электрических цепей синусоидального тока..........................................................................………... 10.4. Пример моделирования асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором...........................................…… Библиографический список....................................................................... |
6 6 7 8 9
10 11 12 12 14 15 16 16 16 17 17 19 20 22 22 23
24
24 25 26 27 27 27 28 29 30 31 31 31 31 33 34 34 35 35 35 35 36 36
41 41 42 43 51 55 57 58 60 62 65 65 65 66
67
67
69 70
73 75
80
87
87
90
92
97 98 105 106 107 112
117
117 119 125 126 127 128 130 130 131 132 133 135 135 137 140 141 143 144 144 145 146 147 148 149 151 153
155
158 160 |