Моделирование в электроэнергетике Митрофанов С.В

Входным сигналом в обычном режиме является вектор, сформированный лю-

бым способом. Выходными сигналами являются скаляры или векторы, количество которых и размерность определяется параметром Number of Outputs и размерно-

стью входного вектора.

Если количество выходов P равно размерности входного сигнала N (P = N), то блок выполняет разделение входного вектора на отдельные элементы.

Если размер входного вектора меньше, чем число выходов (N < P), то при за-

пуске моделирования выдается сообщение об ошибке («несоответствие размерности портов»).

Если P < N и остаток от деления N/P равен 0, то размерность всех выходных сигналов будет одинакова и равна N/P.

Если P < N и остаток от деления N/P равен M, то M векторов будут иметь раз-

мерность (N/P)+1, а (P - M) векторов – размерность (N/P).

Например, размерность входного сигнала равна 7, а количество выходов равно

3. Остаток от деления 7/3 равен 1 (M =1). Таким образом, один вектор будет иметь размерность 3 (при делении берется целая часть: ceil(7/3)+1=3), а два других (3-1)

размерность 2 (ceil(7/3)=2).

Рисунок Б.3.2 – Окно настройки параметров блока Demux

Пример использования блока Demux в моделях электрических цепей приведе-

ны на рисунке А.1.4.

131

Б.3.3 Блок передачи сигнала – Goto

Назначение: выполняет «беспроводную» передачу сигнала на соответствую-

щий ему блок From. На вход блока Goto могут подаваться не только скалярные сиг-

налы, но также векторные, матричные или комплексные.

Совместное использование блоков Goto и From применяется для упрощения построения моделей, c целью сокращения количества соединительных линий на схеме. От одного блока Goto может работать несколько блоков From.

Параметры блока (рисунок Б.3.3):

Goto tag – идентификатор (имя) сигнала.

Tag visibility – признак видимости. Выбирается из списка:

local – сигнал передается в пределах данной подсистемы, где расположен блок (имя сигнала задается в квадратных скобках, например [А]);

scoped – сигнал передается в пределах данной подсистемы и подсистемах нижнего уровня иерархии (имя сигнала задается в фигурных скобках, например {А}); global – сигнал передается в пределах всей модели (имя сигнала задается

непосредственно, например А).

Corresponding From blocks – список блоков From, подключенных к данному блоку Goto. Двойной клик ЛКМ по любой записи в этом списке приводит в выделе-

нию цветом соответствующего блока From в модели.

Icon display – задает вариант отображения блока (signal name; tag; tag and signal name).

Примеры использования блока Goto в моделях электрических цепей приведе-

ны на рисунках А.1.2, Б.1.2.

132

Icon display – задает вариант отображения блока (signal name; tag; tag and signal name).

Признак видимости сигнала отображается на пиктограмме блока таким же способом, что и у блока Goto.

Рисунок Б.3.4 – Окно настройки параметров блока From

Примеры использования блока From в моделях электрических цепей приведе-

ны на рисунках А.1.2, Б.1.2.

Б.4 Блоки математических операций Math Operations

Б.4.1 Блок усиления сигнала – Gain

Назначение: является линейным усилительным звеном (умножитель). Выпол-

няет умножение входного сигнала на постоянный коэффициент или вектор. Вход-

ной сигнал может быть скалярным, векторным или матричным. Выходной сигнал блока имеет тот же самый тип, что и входной сигнал.

Параметры блока (рисунок Б.4.1):

Gain – коэффициент усиления. Этот параметр блока может быть положитель-

ным или отрицательным числом, как больше, так и меньше 1. Коэффициент усиле-

134

ния может быть задан в виде скаляра, вектора или матрицы, а также в виде вычисля-

емого выражения.

Multiplication – умножение. Позволяет выбрать один из следующих способов умножения входного сигнала на вектор коэффициентов (K) усиления:

– Element-wise (K.*u) – поэлементное умножение входного вектора на вектор коэффициентов усиления;

– Matrix (K*u) – матричное умножение вектора коэффициентов усиления на матрицу входной величины (коэффициент усиления является левосторонним операндом);

– Matrix (u*K) – матричное умножение матрицы входной величины на вектор коэффициентов усиления (коэффициент усиления является правосторонним операндом);

– Matrix (K*u)(u vector) – матричное умножение векторов K и u.

Sample time (-1 for inherited) – эталонное время (- 1 для наследования)

Рисунок Б.4.1 – Окно настройки параметров блока Gain

Пример использования блока Gain приведен на рисунке А.4.6.

Б.4.2 Блок суммирования сигналов – Sum

135

Назначение: выполняет суммирование или вычитание поступающих на его входы сигналов. Может использоваться в двух режимах: сложения/вычитания вход-

ных сигналов; суммирования всех элементов вектора, поступающего на вход блока.

Параметры блока (рисунок Б.4.2):

Icon shape – форма изображения. Выбирается из списка:

–rectangular – прямоугольный;

–round – круглый (параметр по умолчанию).

List of sings – список знаков. Параметр может задаваться одним из способов:

– в виде последовательности знаков «+» и «–». При этом количество знаков определяет количество входов блока, а сам знак – полярность входного сигнала;

– в виде целого положительного числа (больше 1). Его значение равно ко-

личеству входов блока, при этом все входы считаются положительными (например,

ввод константы 3 аналогичен вводу «списка знаков» в форме +++);

– в виде символа «1», который указывает, что блок используется в режиме суммирования элементов вектора (в этом случае вход у блока один).

Sample time (-1 for inherited) – эталонное время (- 1 для наследования).

Рисунок Б.4.2 – Окно настройки параметров блока Sum

Пример использования блока Sum приведен в модели на рисунке Б.1.2.

136

Б.5 Блоки библиотеки порты и подсистемы Ports & Subsystems

Большинство блоков этого раздела предназначены для разработки сложных S-

или SPSмоделей, содержащих модели более низкого уровня (подсистемы), и обес-

печивают установление необходимых связей между несколькими S- или SPS-

моделями.

Подсистемы могут функционировать лишь в составе основной S- или SPS-

модели, связь с которой осуществляется через входные (In) и выходные (Out) порты подсистемы. Применение подсистем позволяет свести составление сложной S- или

SPSмодели к созданию совокупности вложенных простых подсистем более низко-

го уровня, что делает моделирование более наглядным и упрощает отладку модели.

Б.5.1 Входной порт – In

Назначение: создает входной порт для подсистемы или для модели верхнего уровня иерархии *, обеспечивает информационную «линейную» связь между подсистемой и вызывающей ее S- или SPS-моделью. Блоки In имеют сквозную нумерацию, которая при удалении блоков автоматически возобновляется.

Параметры блока (рисунок Б.5.1):

Port number – номер порта.

Icon display – задает информацию, отображаемую на пиктограмме блока. Выбирается из списка:

–Signal name – имя сигнала, подключенного к этому порту.

–Port number – номер порта (параметр по умолчанию);

–Port number and signal name – номер порта и имя сигнала.

*В пособии рассматривается использование блока In только в подсистемах, когда сигнал, подаваемый на входной порт подсистемы через блок In, передается внутрь подсистемы. Помимо этого входной порт In может использоваться в модели верхнего уровня для передачи сигнала из рабочей области MatLAB в модель [4].

137

Latch input by delaying outside signal – при установке флажка передает вход-

ной сигнал на предыдущем шаге времени (с задержкой).

Latch input for feedback signals of function-call subsystem outputs – при уста-

новке флажка предотвращает изменение входного сигнала в подсистемы.

Interpolate data – интерполяция данных.

Рисунок Б.5.1 – Окно настройки параметров блока In

На рисунке Б.5.2 приведена схема, моделирующая работу трехфазного источ-

ника напряжения (Three-Phase Source) на симметричную нагрузку (Three-Phase Series RLC Branch), собранную по схеме треугольник. Блок Three-Phase V-I Measurement настроен на измерение фазных напряжений источника и токов в линии, а также на беспроводную передачу этих параметров блокам From 1 и From 2. С помощью мультиметра (Multimeter) измеряются напряжения и токи нагрузки. На дисплеях

(Display) отображаются действующие значения всех токов и напряжений, а также их начальные фазы. Между одноименными блоками Goto и From происходит передача сигналов, при этом соединительные линии между блоками отсутствуют.

В подсистему (Subsystem) объединены блоки, с помощью которых вычисляют-

ся трехфазные токи и напряжения и их начальные фазы, выведенные на дисплеях.

Блок RMS вычисляет действующие значения токов и напряжений. Блок Fourier слу-

138

жит только для вычисления начальной фазы, т.к. амплитуда (выход «Mag») никак не используется и поэтому она подается на вход концевого приемника (Terminator).

Блоки In и Out обеспечивают информационную связь между подсистемой и вызы-

вающей ее моделью.

Блоки Mux и Demux служат для объединения и разделения сигналов соответ-

ственно.

а)

б)

Рисунок Б.5.2 – Модель исследования трехфазной цепи (а), использующая подсистему (б)

139

Б.5.2 Выходной порт – Out1

Назначение: создает выходной порт для подсистемы или для модели верхнего уровня иерархии, обеспечивает информационную «линейную» связь между подси-

стемой и вызывающей ее S- или SPS-моделью.

Параметры блока (рисунок Б.5.3):

Port number – номер порта.

Icon display – задает информацию, отображаемую на пиктограмме блока. Выбирается из списка:

–Signal name – имя сигнала, подключенного к этому порту.

–Port number – номер порта (параметр по умолчанию);

–Port number and signal name – номер порта и имя сигнала.

Рисунок Б.5.3 – Окно настройки параметров блока Out

Пример использования блока Out приведен на рисунке Б.5.2.

Б.5.3 Блок подсистемы – Subsystems

140