1760

ветствующие уровни определения данных характеристик (Percent settling и Percent rise, в процентах), а также начальное и конечное время моделирования (Step time и Final time), желаемые начальное и конечное значения выхода (Initial output и Final output). Все эти параметры пользователь может изменять;

-Time range (Временной диапазон). Выбор данной команды приводит к открытию диалогового окна, в котором можно задать или изменить диапазон времени моделирования и метку оси времени, то есть параметры оси абсцисс;

-Y-Axis (Ось Y). То же, что и для предыдущей команды, но по отношению к оси ординат;

-Refresh (Обновить) - перерисовать все временные ограничения. Меню Optimization (Оптимизация) содержит рассмотренные ранее ко-

манды Parameters и Uncertainty, а также команду Start (Старт), выбор которой запускает процесс моделирования и оптимизации системы (это аналогично нажатию кнопки Start в окне Simulink или кнопки Start в панели кнопок в нижней части окна блока NCD Output). Команда Stop (Стоп) останавливает процесс моделирования (аналогичное действие выполняется при нажатии кнопки Stop в панели кнопок блока NCD Output).

Наконец, последним является меню Style (Стиль). Здесь имеются следующие команды:

-Grid (Сетка) - установка сетки на графике заданных ограничений;

-Snap (Привязка) - при установке данного режима линии временных ограничений можно проводить не под любым углом к оси абсцисс, а только под углом, кратным 22,5°;

-Hot-key help (Горячие клавиши) - вывод информации о «горячих» клавишах и их комбинациях;

-Readme.m (Файл справки) - вывод файла справки об окне блока NCD Output.

Из пяти кнопок панели, расположенной в нижней части окна рассматриваемого блока, четыре (Start, Stop, Help и Close) в дополнительных пояснениях не нуждаются. Что же касается пятой кнопки Split (Расщепить), то

еенажатие, при предварительном выборе с помощью левой кнопки мыши какой-либо ограничивающей линии, приводит к «расщеплению» этой линии на две одинаковые по длине половинки с возможностью последующего редактирования отдельно каждой из них.

9.4. Особенности решаемых задач

При решении различных оптимизационных задач с помощью пакета NCD Blockset следует иметь в виду следующие особенности этого пакета:

- пакет может использоваться для решения задач оптимизации пере-

141

ходного процесса, идентификации, настройки параметров системы с использованием квадратичного критерия качества - для случаев, когда все сигналы в исследуемой системе на этапе ее оптимизации являются детерминированными, а шумы наблюдений и измерений отсутствуют. При необходимости рекомендуется провести исследование оптимизированной системы с добавлением указанных шумов;

-оптимизация следящих систем проводится при входном сигнале типа единичного скачка;

-могут рассматриваться задачи оптимизации многомерных объектов с одновременным заданием временных ограничений на ряд сигналов системы (что требует использования нескольких блоков NCD Output);

-пакет может также использоваться для оптимизации размещения нулей и полюсов передаточной функции на комплексной плоскости. Для этого надо просто использовать блок Simulink Zero-pole или Transfer Fсn библиотеки Continuous и объявить (с помощью диалогового окна настраиваемых параметров) требуемые нули и полюса настраиваемыми, с заданием, разумеется, их предельных (наибольших и наименьших) значений.

142

10.МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ

Всостав системы MATLAB входит пакет расширения Power System Blockset, позволяющий моделировать электротехнические и энергетические системы и устройства. Этот пакет ориентирован на моделирование технических устройств и систем вполне конкретного назначения и полностью совместим с пакетом Simulink.

Возможности пакета Power System Blockset прежде всего определяются компонентами входящих в него библиотек. Доступ к ним обычно осуществляется из среды Simulink (рис. 10.1). В окне браузера библиотек Simulink можно выбрать библиотеку Power System Blockset.

Рис. 10.1. Доступ к библиотекам Pоwer System Blockset

143

Можно также вызвать окно с разделами библиотеки, выполнив команду powerlib в командной строке MATLAB.

10.1. Состав библиотеки Pоwer System Blockset

Рис. 10.2. Состав библиотеки Pоwer System Blockset

В состав библиотеки Pоwer System Blockset входят библиотеки следующего направления:

Electrical Sources – источники электрической энергии и сигналов;

Elements – линейные и нелинейные компоненты электротехнических и электронных устройств;

Power Electronics – устройства энергетической электроники;

Machines – электрические машины;

Connectors –подключающие устройства;

Measurements – измерительные и контрольные устройства;

Powerlib Extras – специальные энергетические устройства;

Powergui – графический интерфейс пользователя пакета моделирования энергетических систем.

10.1.1. Состав библиотеки Electrical Sources

Пакет Pоwer System Blockset имеет модели источников, позволяющих имитировать реальные источники электроэнергии. Дважды щелкнув мышью по пиктограмме библиотеки Electrical Sources, можно открыть окно этой библиотеки (рис. 10.3).

Эти источники образуют функционально полный набор источников электрической энергии. Установка параметров источников электрической энергии производится в окне настройки элемента, для чего необходимо щелкнуть правой мышкой по элементу.

144

Рис. 10.3. Библиотека источников Electrical Sources

В составе библиотеки представлено пять типов источников электрической энергии:

AC Current Source – источник переменного тока;

AC Voltage Source – источник переменного напряжения;

DC Voltage Source – источник постоянного напряжения;

Controlled Current Source – регулируемый источник тока;

Controlled Voltage Source – регулируемый источник напряжения.

10.1.2. Соединительные элементы Connectors

Состав соединительных элементов представлен на рис. 10.4.

Рис. 10.4. Библиотека соединительных элементов

Большинство соединительных элементов имеют вполне очевидное назначение. Например, заземляющие элементы служат для подключения

145

других элементов к общему проводу – земле (блок Ground). Эти элементы не имеют параметров.

10.1.3. Библиотека компонентов Elements

Основная библиотека компонентов (рис. 10.5) содержит ряд моделей, имеющих достаточно универсальный характер. С помощью одной модели можно создать модели нескольких компонентов.

Рис. 10.5. Окно библиотеки компонентов Elements

Эта библиотека содержит несколько характерных компонентов:

Series RLC Branch – последовательная RLC-цепь;

Series RLC Load – последовательная RLC-цепь с нагрузкой;

Parallel RLC Branch – параллельная RLC-цепь;

Parallel RLC Load – параллельная RLC-цепь с нагрузкой;

Linear Transformer – линейный трансформатор;

Saturable Transformer – нелинейный трансформатор;

Mutual Inductance – блок взаимной индуктивности;

Surge Arrester – ограничитель пиковых напряжений;

Breaker – выключатель управляемый;

146

PI Section Line – линия с сосредоточенными параметрами;

Distributed Parameters Line – линия с распределенными параметрами.

Всостав библиотеки входят две последовательные и две параллельные RLC-цепи. Эти цепи задаются тремя параметрами : сопротивлением R, идуктивностью L и емкостью C . У так называемых нагрузочных цепей дополнительно задаются допустимые мощности рассеяния: активная для резисторов и реактивные для индуктивности и конденсаторов.

Для ввода отдельных элементов (сопротивление R, идуктивность L и емкость C) можно использовать любую из RLC-цепей, задав параметрам значения, соответствующие отсутствию ненужных элементов. Например, если с помощью последовательной RLC-цепи нужно задать только резистор R, то надо задать L = 0 (индуктивность при этом исчезнет) и С = inf (inf означает бесконечное значение емкости, что превращает ее в проводник). Это правило модификации распространяется и на другие сложные компоненты.

10.1.4. Состав библиотеки Power Electronics

Библиотека рассматриваемого пакета включает достаточно представительный набор блоков коммутирующих устройств. Активизация пиктограммы Power Electronics открывает окно с пиктограммами моделей управляемых ключей (рис. 10.6).

Рис. 10.6.Состав библиотеки компонентов энергетической электроники

147

Представлены следующие типы ключей:

Ideal Switсh – идеальный управляемый ключ;

Mosfet – полевой транзистор с изолированными;

Gto –запираемый транзистор (Gate turn off);

Diode – полупроводниковый диод;

Tryristor – упрощенная модель тиристора;

Detailed thyristor – уточненная модель тиристора;

IGBT – силовой биполярно-полевой модуль типа JGBT;

Universal Bridge – универсальный модуль моста.

10.1.5. Блоки измерений Measurements

Эти блоки показаны на рис. 10.7. Блоки Voltage Measurements, Current Measurements предназначены для соединений измерительных блоков биб-

лиотеки Simulink c блоками пакета Pоwer System Blockset. Блок Impedance Measurement позволяет измерить частотную зависимость полного сопротивления между двумя точками исследуемой схемы.

Рис. 10.7. Библиотека Measurements

Особый интерес представляет блок Multimeter. Этот блок позволяет измерить электрические переменные исследуемой схемы, в которой установлены измерительные приборы Voltage Measurement, Current Measurement, Impedance Measurement. Окно настройки этого блока содер-

жит два поля. В левом поле после нажатия кнопки Refresh появляются измеряемые пременные. Все или часть из них могут быть переведены во второе (правое) поле с помощью кнопки Select для измерения и регистрации результатов. Блок Multimeter своим выходом может быть подключен к внешним измерителям. Флажок Dishlay signals fn simulation stop позволяет

148

вывести измеряемые сигналы в виде переменных зависимостей.

10.1.6. Библиотека электрических машин Machines

Эта библиотека (рис. 10.8) содержит синхронные, асинхронные машины и машины постоянного тока. Все машины могут быть представлены как в абсолютных, так и относительных единицах. Универсальный блок Measurement demultiplexer позволяет измерить требуемые переменные состояния машины.

Рис. 10.8. Библиотека Machines

На рис. 10.9 в качестве примера показана панель настройки асинхронной машины.

Вполях окна настройки задаются:

в первом поле – тип ротора: короткозамкнутый или фазный;

149

во втором поле – координатная система отсчета;

Рис. 10.9. Окно настройки асинхронного электродвигателя

в третьем поле – мощность, действующее линейное напряжение и частота;

в четвертом, пятом и шестом полях – параметры классической схемы замещения;

в седьмом поле – момент инерции ротора, коэффициент трения и число

150