Добавлен: 23.10.2018
Просмотров: 6933
Скачиваний: 21
14
Рисунок 1.10 - Панель управления
1.7 Установка параметров расчета модели
1. Simulation time (Интервал моделирования или время расчета)
Время расчета задается указанием начального (Start time) и конечного
(Stop time) значений времени расчета. Начальное время, как правило, задается
равным нулю. Величина конечного времени задается пользователем исходя из
условий решаемой задачи.
2. Solver options (Параметры расчета)
При выборе параметров расчета необходимо указать способ моделирова-
ния (Type) и метод расчета нового состояния системы. Для параметра Type
доступны два варианта - c фиксированным (Fixed-step) или с переменным
(Variable-step) шагом. Как правило, Variable-step используется для моделиро-
вания непрерывных систем, a Fixed-step - для дискретных.
Список методов расчета нового состояния системы содержит несколько
вариантов. Первый вариант (discrete) используется для расчета дискретных
систем. Остальные методы используются для расчета непрерывных систем. Эти
методы различны для переменного (Variable-step) и для фиксированного
(Fixed-step) шага времени, но, по сути, представляют собой процедуры реше-
ния систем дифференциальных уравнений. Подробное описание каждого из ме-
тодов расчета состояний системы приведено во встроенной справочной системе
MATLAB.
15
Ниже двух раскрывающихся списков Type находится область, содержимое
которой меняется зависимости от выбранного способа изменения модельного
времени. При выборе Fixed-step в данной области появляется текстовое поле
Fixed-step size (величина фиксированного шага) позволяющее указывать вели-
чину шага моделирования.
Величина шага моделирования по умолчанию устанавливается системой
автоматически (auto). Требуемая величина шага может быть введена вместо
значения auto либо в форме числа, либо в виде вычисляемого выражения (то же
самое относится и ко всем параметрам устанавливаемым системой автоматиче-
ски).
При выборе Fixed-step необходимо также задать режим расчета (Mode).
Для параметра Mode доступны три варианта:
MultiTasking (Многозадачный) – необходимо использовать, если в моде-
ли присутствуют параллельно работающие подсистемы, и результат работы
модели зависит от временных параметров этих подсистем. Режим позволяет
выявить несоответствие скорости и дискретности сигналов, пересылаемых бло-
ками друг другу.
SingleTasking (Однозадачный) - используется для тех моделей, в которых
недостаточно строгая синхронизация работы отдельных составляющих не
влияет на конечный результат моделирования.
Auto (Автоматический выбор режима) - позволяет Simulink автоматиче-
ски устанавливать режим MultiTasking для тех моделей, в которых использу-
ются блоки с различными скоростями передачи сигналов и режим
SingleTasking для моделей, в которых содержатся блоки, оперирующие одина-
ковыми скоростями.
При выборе Variable-step в области появляются поля для установки трех
параметров:
Мах step size - максимальный шаг расчета. По умолчанию он устанавли-
вается автоматически (auto) и его значение в этом случае равно (SfopTime —
StartTime)/50. Довольно часто это значение оказывается слишком большим, и
наблюдаемые графики представляют собой ломаные (а не плавные) линии. В
этом случае величину максимального шага расчета необходимо задавать явным
образом.
Мin step size - минимальный шаг расчета.
Initial step size - начальное значение шага моделирования.
При моделировании непрерывных систем с использованием переменного
шага необходимо указать точность вычислений: относительную (Relative
16
tolerance) и абсолютную (Absolute tolerance). По умолчанию они равны соот-
ветственно 10
-3
и auto.
3. Output options (Параметры вывода)
В нижней части вкладки Solver задаются настройки параметров вывода
выходных сигналов моделируемой системы (Output options). Для данного па-
раметра возможен выбор одного из трех вариантов:
Refine output (Скорректированный вывод) – позволяет изменять дис-
кретность регистрации модельного времени и тех сигналов, которые сохраня-
ются в рабочей области MATLAB с помощью блока То Workspace. Установка
величины дискретности выполняется в строке редактирования Refine factor,
расположенной справа. По умолчанию зна чение Refine factor равно 1, это оз-
начает, что регистрация производится с шагом D t = 1 (то есть для каждого зна-
чения модельного времени:). Если задать Refine factor равеным 2, это означает,
что будет регистрироваться каждое второе значение сигналов, 3 - каждое третье
т. д. Параметр Refine factor может принимать только целые положительные
значения
Produce additional output (Дополнительный вывод) — обеспечивает до-
полнительную регистрацию параметров модели в заданные моменты времени;
их значения вводятся в строке редактирования (в этом случае она называется
Output times) в виде списка, заключенного в квадратные скобки. При исполь-
зовании этого варианта базовый шаг регистрации (D t) равен 1. Значения вре-
мени в списке Output times могут быть дробными числами и иметь любую
точность.
Produce specified output only (Формировать только заданный вывод) —
устанавливает вывод параметров модели только в заданные моменты времени,
которые указываются в поле Output times (Моменты времени вывода).
1.8 Выполнение расчета
Запуск расчета выполняется с помощью выбора пункта меню
Simulation/Start. или инструмента
на панели инструментов. Процесс расчета
можно завершить досрочно, выбрав пункт меню Simulation/Stop или инстру-
мент . Расчет также можно остановить (Simulation/Pause) и затем продол-
жить (Simulation/Continue).
17
2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1
Электрические цепи постоянного тока
Цель работы: Изучение и анализ линейных электрических цепей постоянного
тока.
2.1 Теоретическое введение
2.1.1 Электрические цепи и их элементы
Электрическая цепь постоянного тока, в общем случае содержит источники
электрической энергии, приемники, измерительные приборы, коммутационную
аппаратуру, соединительные провода. В источниках электрической энергии
осуществляется преобразование различных видов энергии (механической – в
генераторах электростанций, тепловой – в термопреобразователях и термопа-
рах, химической – в гальванических элементах и аккумуляторах) в электриче-
скую энергию. В приемниках электрическая энергия, наоборот, преобразуется в
другие виды энергии (механическую – в электродвигателях, тепловую – в элек-
трических печах, химическую – в электролизных ваннах). Коммутационная ап-
паратура, соединительные провода и измерительные приборы служат для пере-
дачи электрической энергии от источников, распределения ее между приемни-
ками и контроля режима работы электрической цепи. Графическое изображе-
ние электрической цепи называется электрической схемой. Существует не-
сколько видов электрических схем. Если каждое электротехническое устройст-
во изображается с помощью соответствующего ему условного обозначения (по
правилам ГОСТ), то такое графическое изображение электрической цепи назы-
вается принципиальной электрической схемой. Принципиальная схема показы-
вает назначение электротехнических устройств, но неудобна для расчета режи-
ма работы цепи. Для упрощенного анализа электрических цепей зачастую ре-
альную цепь представляют математической моделью – набором идеальных
элементов (идеальное сопротивление, индуктивность, емкость, источники ЭДС
и тока). Графическое изображение цепи с помощью идеальных элементов, па-
раметры которых соответствуют параметрам реальных элементов, называют
схемой замещения. На рисунке 2.1 показаны два варианта изображения одной и
той же электрической схемы: принципиальная схема (а) и схема замещения (б).
На схеме замещения аккумулятор представлен в виде двух идеальных элемен-
тов – источника ЭДС и внутреннего сопротивления, а лампа накаливания,
вольтметр и амперметр – соответствующими сопротивлениями, равными со-
противлениям реальных элементов.
18
Е
r
R
л
Rv
Ra
V
A
а
б
Рисунок 2.1 - Варианты изображения электрической схемы
При рассмотрении электрических цепей используются следующие основ-
ные понятия. Участок цепи, вдоль которого ток имеет одно и тоже значения,
называют ветвью, а место соединения трех и более ветвей - узлом. Любой
замкнутый путь, проходящий по нескольким участкам электрической цепи, на-
зывают контуром электрической цепи.
Соединение, при котором все ветви электрической цепи присоединены к
одной паре узлов, называют параллельным соединением. При параллельном со-
единении суммируются токи ветвей, и обеспечивается одинаковое напряжение
на всех ветвях. Соединение, при котором по всем участкам электрической цепи
проходит один и тот же ток, называют последовательным. При последователь-
ном соединении нескольких источников ЭДС их напряжения, также суммиру-
ются. Электрическую цепь с параллельным и последовательным соединением
называют разветвленной цепью.
При расчете электрической цепи направления токов в ее элементах в об-
щем случае заранее неизвестны. Поэтому необходимо предварительно выбрать
условно положительные направления токов во всех элементах электрической
цепи. Положительное направление тока в элементе цепи или ветви выбирается
произвольно и показывается на схеме стрелкой. Если при выбранных положи-
тельных направлениях токов в результате расчета цепи ток в элементе получил-
ся положительным, то действительное направление тока в данном элементе
совпадает с выбранным условно положительным направлением. Если же при
расчете ток в элементе получился отрицательным, значит действительное на-
правление тока противоположно выбранному условно положительному на-
правлению. Условно положительное направление напряжения на элементе схе-
мы также может быть выбрано произвольно, но для участков цепи не содержа-
щих источников энергии рекомендуется выбирать его совпадающим с условно
положительным направлением тока.