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1、1 by nick_j 电力电子系统计算机仿真试题参考 一、MATLAB 程序解释（英语答题） （15 分） 1) 在原程序上解释语句作用（10 分） 2) 分析 bode 函数功能（5 分） 二、MATLAB 函数功能说明（15 分） 1) bode 2) tf2ss 3) rlocfind 4) dstep 5) lsim 三、Buck 电路模型（50 分） 1) Step 响应的影响（10 分） 2) Source 效应的框图和传递函数（20 分） 3) Load 效应的框图和传递函数（20 分） （提示：给出 Vin 与 I 的表达式） 四、比较分析 Command Window 和
2、Simulink Platform 的特点和优缺点（20 分） 2 by nick_j 复习参考 1、读一段小程序（英文题目） ，要求英文注释，解释程序模块做了什么。、读一段小程序（英文题目） ，要求英文注释，解释程序模块做了什么。 2、控制系统常用函数含义、作用及使用；关于作图方面程序。、控制系统常用函数含义、作用及使用；关于作图方面程序。 3、传递函数与状态空间法的特点，相互转换方法。、传递函数与状态空间法的特点，相互转换方法。 传递函数 1. 是一种经典且实用的系统分析和设计方法， 通过 Laplace 变换的方法将微分方程转化 为代数方程实现线性化， 进而得到其传递函数模型， 并可用框
3、图模型将子系统或部件组合成 一个整体加以描述和分析，属于复频域（s）上的分析方法 2. 适用于单输入单输出的控制系统 3. 适用于线性、时不变系统 4. 零输入状态响应，反应小信号的响应 5. 体现输入输出关系，但不能反映系统的物理结构 状态空间 1. 现代控制理论的分析和设计方法，通过引入状态变量的方法得到一个矩阵形式的一 阶微分方程组，利于计算机求解分析，属适用于控制系统的理论分析与优化，于时域上的分 析方法 2. 可适用于单输入单输出和多输入多输出的控制系统 3. 适用于非线性系统、时变系统和随机系统等 4. 通过初始状态和输入信号，可以完全唯一地确定此后任何时间的系统状态 5. 不仅体
4、现输入输出关系，还可描述系统内部的实际特性，具有可控性和可观测性 转化函数：tf2ss，ss2tf Transfer function: 1. Traditionally used method. Obtain transfer function models with the aid of Laplace transform to represent systems, from differential equations to algebraic equations. It provides a practical approach to design and analysis and a
5、llows us to utilize block diagrams to interconnect subsystems, which belongs to methods in complex frequency domain. 2. Suited for single-input-single-output system 3. Defined only for a linear, stationary (constant parameter) system 4. Neglect the initial condition (initial condition assumed to be
6、zero) 5. Used to represent the input-output relationship without including any information concerning the internal structure of the system and its behavior State-Space： 1. Obtain a set of first-order differential equations formed by matrix by utilizing a set of variables, and lend itself readily to
7、computer solution and analysis. The state-space representation is best suited both for the theoretical treatment of control systems (analytical solutions, optimization) and for numerical calculations, which belongs to methods in time domain. 2. Both single-input-single-output and multi-input-multi-o
8、utput systems can be formally treated equal. 3. Suited for nonlinear, time-varying, and multivariable systems 4. The determination of the system response in the homogeneous case with the initial condition is very simple. 5 This representation gives a better insight into the inner system behavior. Ge
9、neral system properties, i.e, the system controllability or observability can be defined and determined. 3 by nick_j 4、ZP map、伯德图与根轨迹分析的做法及意义。、伯德图与根轨迹分析的做法及意义。 ZP map（pzmap） ：复频域分析，开环系统，零极点位置 稳定性：S-plane 左半平面，Routh 判据 根轨迹（rlocus） ：复频域分析，闭环系统，通过闭环极点位置选择控制系统的可变参数 （开环增益、时间常数等） 稳定性：S-plane 左半平面，不应太靠近原点为
10、宜（稳却慢，s - 0，t - 无穷大） Bode 图（bode） ：频域分析，开环系统 相对稳定性：相位裕量（45 度左右） ，幅值裕量 （Notes: sys and sys_c, we have pzmap(sys), rlocus(sys), bode(sys), while step(sys_c), impulse(sys_c)） 5、Command Windows 分析，分析，Simulink Platform 分析之特色、差别，适用场合。分析之特色、差别，适用场合。 MATLAB 对模拟、离散或混合系统进行建模和仿真 Command Window 1. 面向过程，m 语言编程 2
11、. 参数设置精确 3. 在算法实现上有优势 4. 利于流程控制和运行调试 5. 兼容性强，与其他高级语言接口实现 1. Procedure oriented, programmed by m-file 2. Providing precise parameter setting 3. Have an advantage over algorithm control and accomplishment 4. Suited for flow control, debug and run 5. High compatibility, interfaces with other advanced l
12、anguage SimuLink Platform 1. 面向对象，图形界面操作，直观、形象、简便 2. 通过可视化模块建立已有模型，通过编写 S 函数建立自定义模型并封装 3. 可通过设置时域分析的步长和求解方式，动态建模，仿真精细，贴近实际 4. 注重系统的模块性和整体性，设计流程清晰 5. 提供电力电子工具箱（SimPowerSystem toolbox） ，适宜电力电子系统的仿真分析， 与其他交互的接口丰富 1. Object oriented, operating in graphical interface, which is visual and easy to achieve
13、2. Build models with the aid of modules, and program s-function to custom and package 3. Dynamic modeling by setting step length and solving method, which is closer to the reality 4. Emphasize the wholeness of a model, and designing process is clear and distinct 5. Providing SimPowerSystem toolbox a
14、nd abundant interfaces with other tools, which is best suited for analysis of power electronics system 6、分析电路，建立模型、建立状态方程、传递函数、给出控制框图，特性分析目标，具体、分析电路，建立模型、建立状态方程、传递函数、给出控制框图，特性分析目标，具体 传递函数，求解过程。传递函数，求解过程。 4 by nick_j Buck 电路程序参考 Part 1 definite the system SS and TF % This program is used for demonstr
15、ating buck converter simulation % ss % component parameters Vin = 100; Vtri = 1; Kpwm = Vin/Vtri; L = 10e-3; C = 10e-6; R = 50; % 1/s2*LC+(L/R)s+1 % X= AX+BU; % Y = DX+HU; % x1 = iL, x2 = Vc % x1 = (Kpwm - x2)/L; fixed Delta at balanced point Delta0 % x2 = (x1- x2/R)/C; A = 0 -1/L; 1/C -1/R/C; B = K
16、pwm/L; 0; % Input is Kpwm*Vpwm_in; D = 0, 1; H = 0; num_g,den_g =ss2tf(A, B, D, H); % This program is used for demonstrating buck converter simulation % tf % component parameters Vin = 100; Vtri = 1; Kpwm = Vin/Vtri; L = 10e-3; C = 10e-6; R = 50; % 1/s2*LC+(L/R)s+1 num_g = Kpwm; den_g = L*C L/R 1; Part 2 basic parameters and subsystems % control parameters
