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1、1,第8章 Simulink的基础应用Simulink的特色 Simulink的操作方法仿真模型的搭建方法与步骤电力系统仿真初探,2,第1节 Simulink的特色与用户交互接口基于Windows的模型化图形输入;Simulink可以模拟线性与非线性系统,连续与非连续系统,或它们的混合系统,并且提供了图形动画处理方法,以便于观察系统仿真的整个过程;Simulink提供了S函数,使Simulink更加充实,更加强大;Simulink具有开放性,允许用户定制自己的功能模块和模块库。,3,第2节 Simulink的操作方法2.1 Simulink的运行操作1、运行Simulink的方法在MATLAB
2、的命令窗口直接键入“simulink”;利用MATLAB工具条上的Simulink快捷键图标;在MATLAB菜单中,选择“File-New-Model”2、打开已存在的模型文件在MATLAB主窗口中直接键入文件名(不加扩展名);在MATLAB菜单中,选择“File-Open-Model”利用MATLAB工具条上的“打开”图标。,4,2.2 Simulink模块库1、Continuous(连续模块)2、Discrete(离散模块)3、Look-Up Tables(查询表模块库)4、Math Operations(数学运算模块库)5、Model Verification(模型验证模块库)6、Mod
3、el-Wide Utilities(模块实用模块库)7、Ports & Subsystems(端口和子系统模块库)8、Signal Atributies(信号属性模块库)9、Signal Routing(信号路由模块库)10、Sinks(接收器模块库)11、Sources(输入源模块库)12、User-Defines Functions(用户定义模块库)13、Discontinuities(非线性模块库),5,2.3 功能模块的操作方法1、移动模块选中,按住左键即可移动;若脱离线移动,可按住shift键,再拖曳。2、复制模块使用“复制”、“粘帖”图标;按下左键同时,按下Ctrl键,移动鼠标。3
4、、删除模块选中模块,按下Delete按下shift,选中多个模块,按Delete4、模块的转向Format中的Flip Block或者Rotate Block快捷键Ctrl+I或者Ctrl+R,6,5、改变模块大小 用鼠标拖曳模块四周的黑点。6、模块重新命名 用鼠标单击模块名称即可。7、改变模块及窗口颜色 使用Format菜单的Foreground Color指令或者Background Color 指令。8、设定模块参数 利用鼠标左键双击模块图标。,7,9、连接功能模块按住鼠标左键连接;当需要分支结构的连线时,可以在画好一条线后,将鼠标移动到支线的起点位置,再按下Ctrl键,同时按下鼠标左键
5、,直到目标模块的输入端。10、设定连线标签在线上双击鼠标选中该线,打开Edit菜单下的Signal Properties中的Signal Name进行设置。11、连线的折弯 按下shift键,用鼠标在需要折弯处单击,出现小圆圈,表示折点,利用折点便可改变线的形状。,8,第3节 仿真模型的搭建方法与步骤3.1 传感器输出特性仿真例:已知某直流比较仪的输出特性曲线表达式为:I1=kI2+I0 式中I1和I2分别是一次电流和二次电流,I0为比较仪的偏置系数,k为比较仪的灵敏度,已知k=114和I0=110mA,试用Simulink绘制该比较仪的输出特性曲线。1. 调用功能模块 确定需要哪些功能模块,
6、并找到所在的模块库。需要以下模块:Ramp、Constant、Gain、sum、scope。,9,2. 创建并保存模型文件,3. 设置仿真参数4. 仿真结果5. 仿真数据的导出,10,3.2 创建与封装子系统的基本方法封装:将一些模块组合成子系统,以简化模型。1、建立子系统的优点可以减少在模型窗口的模块数,使系统条理清晰、层次分明、便于连线;将相关模块放在一起,用户可以用建立子系统创建自己的模块库;可以生成层次化的模型图表,即子系统一层,组成子系统的模块在另一层,以便于设计。2、创建子系统的途径采用Ports&Subsystems模块库中的Subsystem模块将现有多个模块相连接,再组合成新
7、的模块。,11,3. 利用Ports&Subsystems功能模块(1)将Ports&Subsystems模块库中的Subsystem功能模块复制到打开的模型窗口中;(2)双击Sunsystem功能模块,进入自定义功能模块窗口,利用已有的基本功能模块设计新的功能模块。,12,例:创建一个三相电压波性的子系统,即:,13, t=sinewave(:,1); ua=sinewave(:,2); ub=sinewave(:,3); uc=sinewave(:,4); plot(t,ua,+-k,t,ub,:r,t,uc,-m) title(三相电压波性); xlabel(时间t/ms); ylabe
8、l(电压/V); legend(Va,Vb,Vc);,14,4. 由功能模块组合成子系统 将现有的多个功能模块组合起来,形成新的功能模块。例:构建下图所示的子系统,15,第4节 电力系统仿真初探4.1 电力系统元件库简介4.1.1 启动电力系统元件库1. 利用指令窗口启动 在指令窗口中输入以下指令即可。 powerlib2. 利用“开始”导航区启动StartSimulink SimPowerSystem Block Library8.1.2 退出电力系统元件库1. 单击“电力系统元件库”对话框中的File菜单,激活Exit Matlab命令即可;2. 单击“电力系统元件库”对话框右上角上的“”
9、按钮即可完成退出。,16,4.1.3 电力系统元件库简介1. 电源元件 电源元件(Electrical Sources)库中包含了产生电信号的各种元件。2. 线路元件 线路元件(Elements)库中包含了各种线型网络电路元件和非线性网络电路元件。3. 电力电子元件 电力电子元件(Power Electronics)库中包含了各种电力电子设备元件。4. 电机元件 电机元件(Machines)库中包含了各种电机模型电机模型。,17,5. 电路测量仪器 电路测量仪器(Measurements)库中包含了各种电流测量元件和电压测量元件。6. 应用程序库 应用程序(Application Librar
10、ies)库中包含了三种应用程序。7. 附件元件 附加元件(Extras Library)库中包含了三相模块、特殊测量设备,以及控制模块,可以通过在指令窗口中输入“powerlib_extras”进入附加元件库。8. 电力图形用户接口 电力图形用户接口(powergui)用来进行电力系统稳态分析。,18,4.2 设计电源元件4.2.1 电源元件简介 电源元件库中包含了产生电信号的各种元件。双击电源元件库图标,弹出“电源元件库”对话框,七种元件:直流电压源、交流电压源、交流电流源、受控电压源、受控电流源、三相电源、三相可编程电压源。,19,4.2.2 直流电压源1. 功能说明 直流电压源是电路设计
11、中常见的电路元件。MATLAB提供的直流电压源为一理想电压源。在元件模型中,直流电压源的正极用正号表示。2. 参数设置 双击直流电压源元件,则弹出“直流电压源参数设置”对话框。,20,(1)幅值 幅值选项表示该电压源的电压幅值,单位是V,可直接在Amplitude选项中输入电压大小即可。(2)测量 测量选项用来选择是否测量直流电压源相关量。有两个选项:None:对直流电压源不进行相关量的测量。Voltage:对直流电压源的相关量进行测量。测量方法:从电路测量仪器元件库中选择万用表(Multimeter)元件加载在相关电路中。将在万用表元件参数对话框中显示的可测量电气量(Available Me
12、asurements)中显示的相关量移至被测量电气量(Selected Measurements)即可。,21,3. 范例设计 要求对下列电路进行仿真,已知在t=0.003s时,开关闭合,直流电压110V,电阻5,电容150F。观察电路中电流和电容电压的变化规律。,22,4.2.3 交流电压源1. 功能说明 交流电压源是电路设计中常见的电路元件。MATLAB软件提供的交流电压源为一理想交流电压源。交流电压源由以下方程描述:V=Asin(t+) 其中: =2f =Phase/180 当交流电压源频率为0时,表示直流电压源。,23,2. 参数设置 双击交流电压源元件,则弹出“交流电压源参数设置”对
13、话框。在“交流电压源参数设置”对话框中包含两个区域。分别是交流电压源说明和参数区域。,Peak Amplitude:峰值Phase:初相位Frequency:频率Sample Time:采样时间Measurements:测量,24,3. 范例设计 要求对下列电路进行仿真,分别测量两个电源输出波形与两电源之和波形。已知条件如下:,Rs:100 Zs.R:100Zs.L:100mHZs.C:150 F,25,4.2.4 交流电流源1. 功能说明 交流电流源是电路设计中常见的电路元件。MATLAB软件提供的交流电流源为一理想交流电流源。交流电流源由以下方程描述:I=Asin(t+) 其中: =2f
14、=Phase/180 当交流电流源频率为0时,表示直流电流源。,26,2. 参数设置 双击交流电流源元件,则弹出“交流电流源参数设置”对话框。在“交流电流源参数设置”对话框中包含两个区域。分别是交流电流源说明和参数区域。,Peak Amplitude:峰值Phase:初相位Frequency:频率Sample Time:采样时间Measurements:测量,27,4.2.5 受控电压源1. 功能说明,MATLAB软件提供由激励信号源控制的受控电压源。可以对受控电压源进行初始化,加入直流电压或者交流电压信号,便可以在电路中加入对应初始值的电压波形。2. 参数设置 双击受控电压源元件,则弹出“受
15、控电压源参数设置”对话框。,28,Initialize:初始化Source type:激励源类型(AC、DC)Initial amplitude:初始化振幅Initial phase:初始化相位Initial frequency:初始化频率,29,4.2.6 受控电流源1. 功能介绍,MATLAB中具有由激励信号源控制的受控电流源。可以对受控电流源进行初始化,通过加入直流电流激励或者交流电流激励,便可以在电路中加入对应初始值的电流波形。 在受控电流源元件上,表明了电流的正方向,电流沿着箭头所指方向由负极到正极。2. 参数设置 双击该元件,便可以弹出对应的参数设置对话框。,30,Initialize:初始化Source type:激励源类型(AC、DC)Initial amplitude:初始化振幅Initial phase:初始化相位Initial frequency:初始化频率,