- •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
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
Библиотека блоков Sim Power System является одной из множества дополнительных библиотек Simulink, ориентированных на моделирование устройств силовой электроники. В состав библиотеки входят модели пассивных и активных электротехнических элементов, источников энергии, электродвигателей, трансформаторов, линий электропередачи и т.п. оборудования. Имеется также раздел. содержащий блоки для моделирования полупроводниковых устройств, включая системы управления для них. Используя специальные возможности Sim Power System пользователь может не только имитировать работу устройств во временной области, но и выполнять различные виды анализа таких устройств.
Несомненным достоинством Sim Power System является то, что сложные электротехнические системы можно моделировать, сочетая методы виртуального и структурного моделирования. Например, силовую часть полупроводникового преобразователя электрической энергии можно выполнить с использованием виртуальных блоков Sim Power System, а систему управления – с помощью обычных блоков Simulink, отражающих лишь алгоритм работы, а не ее электрическую схему. Такой подход, в отличие от пакетов схемотехнического моделирования, позволяет значительно упростить всю модель, а значит, повысить ее работоспособность и скорость работы. Кроме того, в модели с использованием блоков Sim Power System можно использовать блоки и других библиотек Simulink, а также функции MATLAB, что дает практически неограниченные возможности для моделирования электротехнических систем.
Библиотека Sim Power System достаточно обширна. В случае, если все же нужного блока в библиотеке нет, пользователь имеет возможность создать свой собственный блок как с помощью уже имеющихся в библиотеке блоков (реализуя возможности Simulink по созданию подсистем), так и на основе блоков основной библиотеки Simulink и управляемых источников тока или напряжения.
Методика создания модели в Sim Power System ничем не отличается от методики создания модели на основе базовой библиотеки Simulink. Так же как и для обычной Simulink-модели, необходимо выполнить расстановку блоков на схеме, знать их параметры, соединить блоки и установить параметры расчета модели в целом. Для моделей пакета расширения Sim Power System доступен ускоренный режим расчета и все возможности Simulink, включая набор инструментов Simulink Performance Tools линейный анализ, отладчик и т. д. Однако эти модели имеют некоторые особенности.
1. Входы и выходы блоков, в отличие от блоков Simulink, не являются направленными, поскольку фактически являются эквивалентами электрических контактов. Таким образом, электрический ток может через вход или выход блока протекать в двух направлениях – как вовнутрь блока, так и наружу. Изображение порта на пиктограмме блока представляет собой небольшой квадрат. Эти порты не являются направленными, что соответствует физической природе сигнала, проходящего через такие порты (электрический ток).
2. Соединительные линии между блоками являются, по сути, моделями электрических проводов, по которым ток может протекать в двух направлениях. В Simulink-моделях информационный сигнал распространяется только в направлении – от выхода одного блока к входу другого.
3. Simulink-блоки и Sim Power System-блоки не могут быть непосредственно соединены друг с другом, поскольку имеют сигналы разной природы. Сигнал от S-блока можно передать к SPS-блоку через управляемые источники тока или напряжения, а наоборот – с помощью измерителей тока или напряжения.
4. Несколько линий связи (проводов) могут быть соединены между собой. Для выполнения такого соединения в Sim Power System 3 не требуется использования специальных блоков (соединителей), как это было в предшествующих версиях.
5. При расчете схемы, содержащей нелинейные блоки, следует использовать методы:
ode 15s – многошаговый метод переменного порядка;
ode23tb – неявный метод Рунге-Кутта.