Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Моделирование электротехнических систем. Учебное пособие
.pdf
В разделе Math Operations (математические операции) содержатся
–
р
блоки, которые реализуют некоторые встроенные функции системы
MATLAB (рис. 1.11).
Рисунок 1.11 – Блоки раздела
Math Operations
Они объединены в четыре группы. В первую группу, Math Operations, входят блоки, осуществляющие математические преобразования
входных величин:
Sum. Блок суммирует поступающие на него входные сиг-
налы (в том числе с разными знаками). Диалоговое окно
блока изображено на рис. 1.12. Для управления работой
блока используются параметры Icon Shape (форма изображения: round – круглый, rectangular – прямоугольный) и List
of sings (список знаков). Например, если заданы знаки + – +
(без пробелов), сумматор будет иметь три входа, причём
сигналы со знаками «плюс
» будут суммироваться, а сигнал
со знаком «минус» – вычитаться. Положение вертикальных
черточек около знаков определяет взаимное положение входов – расстояние между входами, знаки которых разделены
черточками, больше, чем между входами, знаки которых
асполагаются рядом;
11
–
p
–
у
–
–
р
–
Рисунок 1.12 – Диалоговое окно настройки блока Sum
блок, выполняющий умножение или деление нескольких
входных сигналов. Диалоговое окно настройки содержит
два параметра: Number of inputs (количество входов) и
Multi
lication (умножение – скалярное или матричное);
блок, осуществляющий умножение двух входных величин,
если они скалярные, или определяющий сумму произведений элементов дв
х входных векторов одинаковой длины;
усилитель входного сигнала. Единственный параметр
это коэффициент усиления (задается в диалоговом окне).
В структурных схемах этот усилитель – пропорциональное
безыне
ционное звено;
блок, позволяющий выбрать функцию для преобразования
входного сигнала.
Вторая группа каталога Math Operations, Vector Operations, содержит блоки, осуществляющие векторные операции. В состав третьей
группы, Logic Operations, входят блоки, осуществляющие логические
операции. Четвертая группа, Complex Vector Conversions, содержит
блоки, осуществляющие преобразования комплексных векторных величин. Для моделирования линейных (и многих нелиненейных) систем
достаточна только группа Math Operations.
12
Наиболее широко используемые для структурного моделирования
–
–
р
–
)
линейных систем звенья представлены в разделе Continuous (непрерывные элементы). Блоки Continuous реализуют динамические звенья,
описываемые линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами, т. е. линейные стационарные звенья (рис. 1.13).
Рисунок 1.13 – Блоки раздела Continuous
Для составления структурных схем линейных САР чаще всего используются следующие звенья:
идеальное интегрирующее звено с единичным переда-
точным коэффициентом;
идеальное дифференцирующее звено с единичным пеедаточным коэффициентом;
блок, позволяющий задать линейное звено с произвольной передаточной функцией (при условии, что степень
числителя не больше степени знаменателя
13
.
Блоки позволяют моделировать звенья с передаточными функциями
1
() ; () ;Wp Wp p
p
mm m m
pp p
() .
Wp
mm
nn n n
Tp T p Tp
nn
11
11
11
11
В MATLAB оператор дифференцирования
... 1
... 1
ps .
Наиболее универсален блок Transfer Fcn, позволяющий моделировать линейное звено с произвольной передаточной функцией. Для задания передаточной функции в верхней строке (Numerator) диалогового окна (рис. 1.14) записываются числовые значения коэффициентов
числителя передаточной функции, в нижней строке (Denominator) –
числовые значения коэффициентов (постоянных времени) знаменателя
передаточной функции (дробные значения записываются через точку).
Все параметры заключаются
в квадратные скобки, а каждый из коэффициентов отделяется друг от друга пробелом. Местоположение коэффициента определяет степень производной при этом коэффициенте.
Например, чтобы задать 0,1
диалогового окна задать коэффициенты [0.1 1], а для задания 0,5
р + 1, следует в соответствующей строке
2
р
+ 1
следует набрать [0.5 0 1] (коэффициенты записываются через пробел).
Рисунок 1.14 – Диалоговое окно настройки
блока Transfer Fcn
14
Блоки раздела
–
–
–
Sinks (рис. 1.15) позволяют оценить правильность
работы моделируемой системы. Наиболее часто используются три
блока:
предназначен для отображения числовых значений из-
меряемой величины;
используется для вывода графика изменения выходной
величины во времени (осциллограф);
двухвходовой осциллограф.
Рисунок 1.15 – Блоки раздела Sinks
Блок Display используется в тех случаях, когда интерес представляют только численные значения измеряемых параметров (например,
при снятии статических характеристик).
Блок Scope (осциллограф) удобен при исследовании динамических
свойств систем и звеньев, например, при снятии переходных характеристик. График переходного процесса выводится на экран осциллографа, вид которого показан на рис. 1.16.
15
Рисунок 1.16 – Внешний вид
окна осциллографа
Некоторые параметры осциллографа можно поменять через кнопку
«Parameters» в его меню. На вкладке «General» в строке Number of axes
можно задать желаемое количество входов осциллографа, следовательно, и количество отображаемых переходных процессов (каждый
процесс будет отображаться в своем окне). Время развертки осциллографа задается в строке Time range. На вкладке Data history задается
количество запоминаемых осциллографом точек из полученной
осциллограммы – если график переходного процесса будет состоять из
большего, чем задано в параметрах осциллографа, количества точек, на
экране сохранится только «хвост» осциллограммы.
Блок XY Graf удобен при построении фазовых портретов нелинейных систем. При этом на вход
на вход
Y – её производная по времени.
В раздел
Signals Routing (рис. 1.17) включены блоки, обеспечива-
Х подаётся сама выходная переменная, а
ющие разного рода пересылки сигналов, такие как переключения сигналов, объединение нескольких сигналов в шину, разделение сигналов
шины.
Из всех блоков данного раздела чаще используют шины Mux и
Demux, количество входов и выходов которых численно изменяется в
диалоговом окне соответствующего блока. Блок Mux позволяет объединять несколько сигналов в
одну шину без операций над этими сигналами. Часто это используется для подачи нескольких сигналов на
один экран осциллографа (при увеличении числа входов осциллографа
16
увеличивается и число его экранов). Блок Demux позволяет разделить
один сигнал по нескольким шинам.
Рисунок 1.17 – Блоки раздела
Signal Routing
Над блоками и структурными схемами в модельном окне можно
производить различные операции, обеспечивающие удобство работы с
ними. При нажатии на блоке правой кнопкой мыши появляется меню
Format (форматирование элемента). В этом меню:
Font – шрифт блока;
Flip name – зеркальное отображение надписи;
Hide name – скрыть имя блока;
Flip block – зеркальное отображение блока;
Rotate block – поворот блока на 90°.
Скопировать элемент, фрагмент или всю структурную схему можно путем выделения нужных объектов (щелчком по ним левой кнопкой
мыши или обведением их курсором) и перемещением мышью при
нажатой клавише Ctrl либо копированием и вставкой через вкладку
меню Edit.
17
Задание № 1
1. Составить структурную схему, изображенную на рис. 1.18.
Рисунок 1.18 – Структурная схема
Практические советы:
при перемещении указателя мыши при нажатой левой кнопке
от выхода одного блока к входу другого (или наоборот) указатель
приобретает форму крестика. Кнопку можно отпускать, когда указатель
примет вид двойного крестика;
блоки в схеме можно перемещать, а форму стрелок изменять
без изменений в схеме. Для этого достаточно выделить щелчком мыши
нужный блок и выполнить необходимые манипуляции при нажа-
той
левой кнопке мыши;
конец выделенной стрелки можно «отодвинуть» от блока –
блок будет отключен;
точку ветвления удобней получать перемещением указателя
мыши от входа блока до нужной стрелки. Соединение будет выполне-
при появлении двойного крестика.
но
2. Запустить систему.
Для запуска системы необходимо нажать на кнопку Start Simulation – это «черный треугольник» в модельном окне, или с помощью
пункта меню Simulation
→ Start.
Дважды щелкните на блоке Scope, появится окно Scope с кривой
переходного процесса (рис. 1.19). Чтобы увидеть полностью переходный процесс, нажмите на Autoscale ( ). В окне Scope предусмотрены
функции увеличения полностью всего графика, увеличения по осям
У ( ).
и
Х
Практический совет: для увеличения любого фрагмента осциллограммы
угольником
нужно при нажатой правой кнопке мыши выделить прямо-
этот фрагмент.
18
Рисунок 1.19 – График переходного
процесса
Чтобы вернуться к первоначальному виду, нажмите на .
Для изменения времени моделирования (не путать со временем
развертки осциллографа) в меню модельного окна Untitled откройте
каталог Simulation, затем вкладку Simulation parameters. В появившем-
окне Simulation parameters: untitled (рис. 1.20) задаются начальное
ся
время моделирования (Start time) и конечное время моделирования
(Stop time).
Рисунок 1.20 – Окно Simulation
parameters: untitled
19
Задание № 2
Cоставить и промоделировать в модельном окне структурные
схемы, приведенные на рис. 1.21 (установить время моделирования 2 с):
1)
2)
3) задать параметры блока Constant в скалярной и векторной формах
Рисунок 1.21 – Структурные схемы к заданию № 2
Задать параметры блока Sine Wave: амплитуда – 2 мм; смещение –
1 мм; частота колебаний – 20 рад/с; блока Step: задержка времени –
1,5 с, начальное значение сигнала – минус 1, конечное значение – 2.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]