1760

пар полюсов;в последнем поле – начальные условия.

Универсальный блок измерения Machines Measurements Demax позволяет измерять выбранные в окне настройки этого блока перменные состояния электрической машины (рис. 10.10).

Рис. 10.10. Окно настройки блока Machines Measurements Demax

10.1.7. Расширенная библиотека Powerlib Extras

Библиотека Powerlib Extras представлена на рис. 10.11. Эта библиотека содержит шесть дополнительных библиотек:

Measurement – библиотека дополнительных блоков измерения;

Discrete Measurement – дискретные блоки измерений;

Control Blocks – блоки управления;

Discrete Control Blocks – дискретные блоки управления;

151

Three-Phase Library – библиотеки трехфазных цепей;

Additional Mfchines – библиотека дополнительных машин.

Рис. 10.11. Библиотека Powerlib Extras

Многие дополнительные библиотеки содержат блоки, раширяющие возможности основной библиотеки Power System Blockset. Особый интерес представляет блок Three-Phase Library, содержащий трехфазнае цепи различного назначения (рис. 10.12).

Рис. 10.12. Библиотека Three-Phase Library

152

В этой библиотеке имеется набор последовательных и параллельных трехфазных нагрузок, заданных либо пассивными параметрами, либо значениями активной и реактивной мощности; блок источника питания; трехфазная индуктивно-связанная цепь; трехфазный трансформатор; блок, моделирующий повреждения в трехфазной сети ( блок 3-Phase Fault).

10.2. Пример расчета электрических цепей постоянного тока

Для примера рассмотрим многоконтурную электрическую схему, содержащую три контура, шесть сопротивлений и два источника постоянного напряжения (рис. 10.13).

Рис. 10.13. Трехконтурная электрическая схема

Для расчета подобных электрических цепей обычно применяют различные методы: преобразования, уравнений Кирхгоффа, контурных токов, узловых потенциалов, активного двухполюсника (эквивалентного генератора, формулы Тэвеннена) и наложения.

При использовании пакета расширения Power System Blockset расчет трехконтурной схемы значительно упрощается и сводится к составлению электрической схемы с помощью библиотек пакета Power System Blockset и задания параметров элементов схемы.

Для примера пусть заданы следующие значения элементов схемы:

Порядок составления расчетной схемы для расчета параметров цепей постоянного тока в среде Simulink будет следующий.

Осуществляется запуск системы MATLAB 6.0 из главного меню опе-

153

рационной системы либо двойным щелчком левой кнопки мыши на иконке MATLAB на рабочем столе. После запуска появляется основное окно системы MATLAB. Это обычное окно приложений Windows, его можно перемещать, изменять его размер, открывать на весь экран и т. д.

Для запуска пакета Simulink необходимо нажать кнопку Simulink в панели инструментов главного окна системы MATLAB (см. рис.1.4, поз.8). При нажатии этой кнопки открывается окно браузера библиотек (см.

рис.2.1).

Создание модели осуществляется в соответствии с п. 2.2 и использова-

нием библиотек Simulink – Sincks, Sources и библиотек Power System Blockset – Elements, Electrical Sources.

Составленная модель электрической схемы постоянного тока (см. рис. 10.13), имеет следующий вид – рис. 10.14:

Рис.10.14. Модель электрической схемы с результатами расчета токов в ветвях схемы

При составлении схемы следует помнить, что все элементы библиотек Simulink являются элементами направленного действия, т. е. у каждого элемента есть вход и выход. Поэтому необходимо следить за тем, чтобы выход предыдущего элемента был направлен ко входу последующего (рис. 10.15).

Рис. 10.15. Пример соединения элемнтов

Модель запускается на просчет нажатием на кнопку «►» на панели

154

управления модели. Результаты значений рассчитанных токов указаны на виртуальных дисплеях.

10.3. Пример расчета однофазных электрических цепей синусоидального тока

Порядок составления модели электрической цепи синусоидального тока аналогичен порядку составления модели цепи постоянного тока. Для примера рассмотрим электрическую схему синусоидального тока

(рис 10.16).

XL1

Рис. 10.16. Однофазная разветвленная электрическая цепь синусоидального тока

Модель однофазной разветвленной цепи синусоидального тока , составленная с помощью пакетов расширения Power System Blockset – Elements, Electrical Sources, приведена на рис. 10.17.

На примере этой модели можно показать настройки элементов схемы. На рис. 10.18 показана иконка настройки измерителя напряжения. Основными параметрами настройки являются:

Cut – удалить;

Copy – копировать в буфер;

Clear – очистить;

Mask parametrs..., Block parametr... и Block properties – при выборе этих команд активизируются окна настроек значений основных параметров и свойств устройства;

Real-Time Workshop – позволяет создать подсистему или генерировать S – функцию;

Look under mask – позволяет просмотреть внутреннюю модель устройтва, т.е. из каких подсистем состоит устройство;

Format – открывает возможность работать с изображением элемента схемы: изменять шрифты надписей элемента (Font), перемещать надписьназвание элемента относительно самого элемента (Flip name), убирать над-

155

Рис. 10.17. Модель однофазной разветвленной цепи синусоидального тока

Рис. 10.18. Иконка настройки измерителя напряжения

156

пись-название элемента (Hide name), разворачивать элемент на 1800 (Flip block), поворачивать элемент на 900 (Rotate block), оттенить изображение элемента (Show drop shadow);

Foreground color – создание цветных линий, изображающих блок;

Background color – закрашивание различными цветами тела элемента. Результаты моделирования схемы можно увидеть на осциллографе, где

показаны осциллограммы входного напряжения и токов в ветвях (рис. 10.19).

Рис. 10.19. Осциллограммы токов и напряжения

Определенный интерес представляет блок Powergui, представленный в модели однофазной разветвленной цепи (см. рис. 10.17). Этот блок открывает все возможности графического интерфейса пользователя.

Открыть блок Powergui можно, щелкнув левой мышью по самому блоку и выбрав команду Open block. При этом открывается иконка Powergui (рис.10.20).

Интерфейс Powergui имеет несколько режимов работы:

States –вывод данных о состоянии модели;

Measurements –вывод данных измерений;

Sources – вывод данных об источниках сигналов;

Nonlinear – вывод данных о нелинейных параметрах. Меню интерфейса имеет два пункта:

Tools – доступ к средствам инициализации и контроля состояний;

Report – генерация отчета о моделировании.

157

Рис. 10.20. Окно установки параметров Powergui

Вывод данных измерения становится возможным, если частота синусоидального тока источника напряжения или тока соответствует частоте в окне настройки Powergui. Сверху кнопки частоты находится кнопка выбора максимального или действующего значения данных измерения.

Интерфейс Tools позволяет построить частотную характеристику об-

щего сопротивления Zобщ ( режим – Impedance vs Frequency Measurement), а также вызвать блок Control System Toolbox (LTI Viewer), рассмотренный в разделе моделирования систем автоматического регулирования.

10.4. Пример моделирования асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором

В составе библиотеки Power System Blockset имеются разделы, посвященные моделированию синхронных и асинхронных машин, а также машин постоянного тока.

Асинхронные машины получили широкое распространение в основном как двигатели для электрического привода. Это связано с их простотой и нетребовательностью. Пример моделирования асинхронного двигателя, питаемого от трехфазной сети переменного тока, показан на рис. 10.21. Окна установки параметров асинхронной машины и окно измерения ее параметров были приведены на рис.10.9 и 10.10.Последнее окно дает представление о системе параметров асинхронной машины, доступных для регистрации с помощью виртуальных измерительных приборов.

158

Рис. 10.21. Модель асинхронной машины с короткозамкнутым ротором

0 60 120 180 240 300

Время, мин

.

Рис.10.22. Результаты моделирования асинхронной машины при линейно нарастающей нагрузке .

Приведенные на рис. 10.22 параметры имеет размерность: Speed – c-1, а Moment – кг м.

159

Библиографический список

1.Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: Учебный курс.– СПб.: Питер, 2000.

2.Гультяев А. MATLAB 5.2. Имитационное моделирование в среде Windows.– СПб.: КОРОНА-принт, 1999.

3.Говорухин В., Цибулин В. Компьютер в математическом исследовании. Maple, MATLAB, Latex: Учебный курс.– СПб.: Питер, 2001.

4.Дьяконов В., Круглов В. MATLAB. Анализ, идентификация и моделирование систем: Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2002. – 448 с.: ил.

5.Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB: Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2001. – 480 с.: ил.

6.Дьяконов В. Simulink: Специальный справочник. – СПб.: Питер, 2002. – 528

с.: ил.

7.Дьяконов В.П. MATHCAD 8/2000: Специальный справочник. –СПб.: Питер, 2000. – 590 с.

8.Дьяконов В. П. MATLAB 6: Учебный курс.– СПб.: Питер, 2001.

9.Дьяконов В. П. Компьютерная математика: Теория и практика.– М.: Нолидж,

2001.

10.Дьяконов В., Новиков Ю., Рычков В. Компьютер для студента: Самоучитель.– СПб.: Питер, 2000.

11.Дьяконов В. П., Абраменкова И.В. MATLAB 5.0/5.3. Система символьной математики.– М.: Нолидж, 1999.

12.Дьяконов В. П. Расширяемые системы для численных расчетов MATLAB// МониторАспект:– 1993:– №2.

13.Дьяконов В. П. Справочник по применению системы PC MATLAB.– М.: Наука; Физматлит, 1993.

14.Данилов А.И. Компьютерный практикум по курсу “Теория управления”. Simulink-моделирование в среде MATLAB: Учебное пособие /Под ред. А.Э. Софиева. – М.: МГУИЭ, 2002.– 128 с.

15.Лазарев Ю. MATLAB 5.0. Библиотека студента.– Киев: Ирина, BHV, 2000.

16.Медведев В.С., Потемкин В.Г. Control System Toolbox. MATLAB 5 для студентов.– М.: Диалог-МИФИ, 1999.

17.Мартынов Н.Н., Иванов А.П. MATLAB 5.х: Вычисления, визуализация, программирование.– М.: КУДИЦ-ОБРАЗ, 2000.

18.Потемкин В.Г. MATLAB 5 для студентов.– М.: Диалог-МИФИ, 1998.

19.Потемкин В.Г. Система инженерных и научных расчетов MATLAB 5.x.– М.: Диалог-МИФИ, 2000.

20.Рудаков П.И., Сафонов В.И. Обработка сигналов и изображений. MATLAB 5.х. / Под общ. ред. В.Г. Потемкина.– М.: Диалог-МИФИ, 2000.

160