机电系统仿真

MATLAB简介与simulink仿真入门基本概念仿真利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。仿真工具通过微型计算机，配合各类仿真软件实现仿真的目的。为何仿真模块能模拟实际设备？其依据是什么？仿真基于研究理论，仿真模块能模拟实际设备是基于设备的数学物理模型。学习本课程的前提扎实的理论基础，能使用理论知识对仿真结果的正确性进行判断。电力系统常用仿真软件简介BPA-用于电力系统潮流计算EMTP-电磁暂态过程仿真PSCAD/EMTDC-电磁暂态和控制环节仿真PSASP-机电暂态工程仿真MATLABMATLAB简介由MathWorks公司开发的科学与工程计算软件，在应用代数、数理统计、自动控制、数字信号处理、数字与模拟通信、动态系统仿真等各个领域都有应用。MATLAB自研发以来，版本不断推陈出新，现在最新的版本为2013a。Simulink包括仿真平台和系统仿真模型库两部分，主要用于仿真以数学函数和传递函数表达的系统。simPowerSystems是其下面的一个专用的模块库，其提供了一种类似电路建模的方法进行模型绘制，在仿真前自动将仿真系统图变化成状态方程描述的系统形式，然后再Simulink下进行仿真分析。MATLAB/Simulink的特点优点提供了强大的数学应用功能。图形功能强大。提供了功能强大的工具箱。建模方式直观。缺点程序执行速度较慢。仿真模型在MATLAB的各个版本中兼容性较差。菜单工具栏工作空间浏览器命令窗口当前路径浏览器命令历史浏览器MATLAB命令常用命令Clear—清理内存变量clc清除工作窗口中的所有显示内容Hold图形保持开关；分号，区分行及取消运行结果显示[]方括号，定义矩阵%百分号，注释标记=等号，赋值标记Matlab内置基本矩阵函数Ones(n,m)—产生n行m列的全1矩阵Zeros(n,m)—产生n行m列的全0矩阵rand(n,m)—产生n行m列的在[0,1]均匀分布的随机矩阵randn(n,m)—产生n行m列的正态分布的随机矩阵eye(n)—产生n阶的单位矩阵ans当输入表达式不赋值给任何变量时，命令窗口自建的变量。Pi即π+-加与减符号*.*乘和点乘\/左除和右除.\./数组除，其计算过程与数组乘类似^.^乘方，数组乘方MATLAB关系运算符==等于~=不等于小于大于=小于等于=大于等于基本逻辑运算&逻辑与|逻辑或~逻辑非xor逻辑异或数值输出格式命令Formatshot以4位小数的浮点格式输出Formatlong以14位小数的浮点格式输出Formatrat以有理数格式输出MATLAB常用数学函数Abs（x）求x的绝对值Sqrt（x）求x的平方根Exp（x）求x的指数函数E科学计数法Fix（x）截尾取整MATLAB程序设计基础顺序语句设计一个简单程序生成一个五周期的频率为50Hz正弦波，并用绘图程序绘制出来。要求采样频率为10kHz。条件语句设计一个简单程序，要求n=0时，y=a+1，n=1时，y=a*(1+n)，n=2时，y=a+n，n若非以上三个数，则y=a，a可以任意赋值。If–else–end语句Swich-case-otherwise语句循环语句生成一串数字，分别是sin(π/10)，sin(2π/10)，sin(3π/10)，sin(4π/10)，sin(5π/10)，sin(6π/10)，sin(7π/10)，sin(8π/10)，sin(9π/10)，sin(π)。For循环While循环简单电力信号的仿真获取简单电力信号的方法有两种通过编制程序直接获得通过搭建仿真模型，由示波器数据获得例生成一个含有基波和二次谐波的电力信号，信号时长为0.1s，信号采样频率5000hzx=sin(100πt)+0.5sin(200πt)图片属性图片复制简单电路系统的仿真+-+-K(t=0.03s)R=(5Ω)C=(150μF)Vs=110V求解当开关闭合后电容电压和线路电流的变化规律仿真算法可变步长类算法Ode45、Ode23、Ode113、Ode15s、Ode23t、Ode23s、Ode23tbOde45-首选算法固定步长类算法Ode5、Ode4、Ode3、Ode2、Ode1噪声信号模拟由于电力设备不能独立运行，因此空间内多个电力设备有着相互影响，其特征是电力系统信号都含有噪声信号。电力系统的噪声信号中最普遍的是高斯白噪声。因此为了使得仿真分析更接近实际，我们需在仿真信号的基础上加高斯噪声信号。高斯白噪声如果一个噪声，它的幅度分布服从高斯分布，而它的功率谱密度又是均匀分布的，则称它为高斯白噪声。Matlab模拟高斯白噪声的命令Randn（m，n）信号频谱分析Matlab频谱分析命令y=fft(x,n)频率分辨率=fs/n子系统及其封装当模型越来越大，越来越复杂时，就会给用户带来很多不便。因此我们可以把大的模型分割成几个小的模型系统以便整个模型更简洁。优点1）减少模型窗口中模块的个数，使得模型窗口更加简洁。2）把一些功能相关的模块集成在一起，可以实现复用。3）通过子系统可以实现模型图标的层次化。例题工业控制领域常用的温度变送器的功能是把现场的温度信号转化为对应的电信号传送给监控设备。设该温度传送器的温度测量范围为Tmin~Tmax℃，对应的输出为4~20mA的电流信号。试用simulink创建能反映该系统工作特性的仿真模型。maxminmin416ITTTT