Simulink的基础应用

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电气仿真初探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2.1Simulink的运行操作1、运行Simulink的方法在MATLAB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。42.2Simulink模块库1、Continuous（连续模块）2、Discrete（离散模块）3、Look-UpTables（查询表模块库）4、MathOperations（数学运算模块库）5、ModelVerification（模型验证模块库）6、Model-WideUtilities（模块实用模块库）7、Ports&Subsystems（端口和子系统模块库）8、SignalAtributies（信号属性模块库）9、SignalRouting（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-DefinesFunctions（用户定义模块库）13、Discontinuities（非线性模块库）52.3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、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FlipBlock或者RotateBlock快捷键Ctrl+I或者Ctrl+R65、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ForegroundColor指令或者ScreenColor指令。8、设定模块参数利用鼠标左键双击模块图标。9、设定模块属性选中模块→右键点击BlockProperties。10、设定模块输入、输出信号模块处理的信号包括标量信号和向量信号。711、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，直到目标模块的输入端。12、设定连线标签在线上双击鼠标选中该线，打开Edit菜单下的SignalProperties中的SignalName进行设置。13、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，并找到所在的模块库。需要以下模块：Ramp、Constant、Gain、sum、scope。92.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103.3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，再组合成新的模块。113.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：创建延迟子系统，能够将输入信号不延迟、延迟120°、延迟240°，并将三个信号输出.VtVa)250sin(220VtVVtVVtVcba)240250sin(220)120250sin(220)250sin(220输出：输入：13t=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');ylabel('电压/V');legend('Va','Vb','Vc');14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Start→Simulink→SimPowerSystem→BlockLibrary8.1.2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ExitMatlab命令即可；2.单击“电力系统元件库”对话框右上角上的“×”按钮即可完成退出。154.1.3电力系统元件库简介1.电源元件电源元件（ElectricalSources）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（PowerElectronics）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。165.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（ApplicationLibraries）库中包含了三种应用程序。7.附件元件附加元件（ExtrasLibrary）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。174.2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。184.2.2直流电压源1.功能说明直流电压源是电路设计中常见的电路元件。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。19（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（AvailableMeasurements）中显示的相关量移至被测量电气量（SelectedMeasurements）即可。203.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5Ω，电容150μF。观察电路中电流和电容电压的变化规律。214.2.3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(ωt+φ)其中：ω=2*pi*fφ=Phase*pi/180当交流电压源频率为0时，表示直流电压源。222.参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。PeakAmplitude：峰值Phase：初相位Frequency：频率SampleTime：采样时间Measurements：测量233.范例设计要求对下列电路进行仿真，分别测量两个负载电压波形与两电源之和波形。已知条件如下：电源频率/Hz幅值/V相位角/°U1507520U260307.5Rs：100ΩZs.R：100Zs.L：100mHZs.C：150μF244.2.4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(ωt+φ)其中：ω=2*pi*fφ=Phase*pi*/180当交流电流源频率为0时，表示直流电流源。252.参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。PeakAmplitude：峰值Phase：初相位Frequency：频率SampleTime：采样时间Measurements：测量264.2.5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“受控电压源参数设置”对话框。27Initialize：初始化Sourcetype：激励源类型（AC、DC）Initialamplitude：初始化振幅Initialphase：初始化相位Initialfrequency：初始化频率284.2.6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。29Initialize：初始化Sourcetype：激励源类型（AC、DC）Initialamplitude：初始化振幅Initialphase：初始化相位Initialfrequency：初始化频率30例：已知如下图所示电路，已知R1=1欧姆，R2=2欧姆，R3=3欧姆，R4=4欧姆，R5=5欧姆，控制系数分别为α=10，μ=20，电源为10V，要求计算各支路电流。i1R1usR2R4R3R52uu21i314.2.7三相电源1.功能说明三相电源是电路设计中经常用到的电路元件，它的运行特性对电力系统的运行状态起决定性作用。三相电源元件提供了带有串联RL支路的三相电源。2.参数设置双击三相电源元件，弹出“三相电源参数设置”对话框。32334.2.8三相可编程电压源1.功能说明三相可编程电压源是可编程的三相电压源，其幅值、相位、频率和谐波可以随时间变化。三相可编程电压源的主要作用如下：可以对三相电源的幅值、相位和电源基频分量进行时变性编程；可提供两个谐波分量，施加于基频信号；可