Simulink應(yīng)用示例(講稿采用)

1、2012.9.23Simulink應(yīng)用示例1 1.一元微分方程的模型表達(dá)例1：有一一元微分方程如下所示，試用Simulink展現(xiàn)該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)，并求得系統(tǒng)的解。y(t)+5y(t)+6y(t)=6 已知 y(0)=y(0)=0 該方程的解析解為y(t)=-3e-2t+2e-3t+12012.9.232012.9.23Simulink解決方案2012.9.232012.9.23tt=0:0.001:10;yy=-3*exp(-2*tt)+2*exp(-3*tt)+1;subplot(2,1,1); plot(tt,yy); axis(0,10,0,1.2);subplot(2,1,2); pl

2、ot(t,y,r);axis(0,10,0,1.2);2012.9.232012.9.232 2.多元微分方程的模型表達(dá)例2：多元微分方程如下所示，試用Simulink展現(xiàn)該系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表達(dá)，并求得系統(tǒng)的數(shù)值解。HR神經(jīng)元系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程為：x= y-ax3+bx2-z+Iy= c-dx3-yz= rs(x-x0)-z外界刺激電流其中，x代表神經(jīng)細(xì)胞膜電位，y是與內(nèi)電流（例如Na離子或K離子）相關(guān)的恢復(fù)變量，z表示與Ca離子激活的K離子相關(guān)的慢變調(diào)節(jié)電流，I為外界刺激電流，其它字母為常量（a=1.0,b=3.0,c=1.0,d=5.0,r=0.006,s=4.0,xo=-1.6）。該模型沒有一個(gè)

3、固定的邊界條件，例如，我們可以假設(shè)其起始條件為x;y;z=0.1,0,0。2012.9.23Simulink解決方案2012.9.232012.9.23I=1.8I=1.8條件下的條件下的HRHR神經(jīng)元輸出響應(yīng)神經(jīng)元輸出響應(yīng)xyz2012.9.232012.9.236006507007508008509009501000-2026006507007508008509009501000-2026006507007508008509009501000-2026006507007508008509009501000-2026006507007508008509009501000-2026006507

4、007508008509009501000-202 I =1 . 0I =1 . 4I =1 . 8I =3. 0I =3. 45I =4. 02012.9.23-2-1.5-1-0.500.511.52-12-10-8-6-4-202-2-1.5-1-0.500.511.521.41.51.61.71.81.92I=1.8條件下吸引子圖xxyz2012.9.233.1 研究模型 RL串聯(lián)電路3.2 相關(guān)推導(dǎo)過程及結(jié)論cos()SmudiLRiUtdt( )( )( )hpi ti ti t( )RtLhitKe( )cos()pmiitIt非齊次微分方程的特解22()arctanSmmiuU

5、IRLLR( )cos()RtLmii tKeIt3 3.一簡單電路系統(tǒng)模型2012.9.2322cosarctan()RtSmLuULKetRRLi(0+)=022cosarctan()SmuULKRRL 22( )cosarctan()RtSmLuULi teRRL22cosarctan()SmuULtRRL 2012.9.233.3 相關(guān)曲線正弦激勵(lì)下電路的瞬態(tài)響應(yīng)、正弦穩(wěn)態(tài)響應(yīng)和全響應(yīng)3.4 Simulink仿真模型例3：設(shè)前述模型中，R=10，L=600mH，us=17320sin(314t)，仿真時(shí)間區(qū)段為0-0.2s,開關(guān)在t=0.01s時(shí)閉合，試觀察電流的變化過程。2012.9

6、.23Simulink解決方案2012.9.232012.9.23過度過程很明顯過度過程很明顯2012.9.234 4.直流傳動(dòng)系統(tǒng)建模例4：某直流轉(zhuǎn)速反饋控制系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)如下 直流電動(dòng)機(jī)：額定電壓UN=220V，額定電流IdN=55A,額定轉(zhuǎn)速nN=1000r/min，電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢系數(shù)Ce=0.192Vmin/r。 晶閘管整流裝置輸出電流可逆，裝置的放大系數(shù)Ks=44，滯后時(shí)間常數(shù)Ts=0.00167s。 電樞回路總電阻R=1.0，電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)Tl=0.00167s,電力拖動(dòng)系統(tǒng)機(jī)電時(shí)間常數(shù)Tm=0.075s。 轉(zhuǎn)速返回系數(shù)=0.01Vmin/r。 對(duì)應(yīng)額定轉(zhuǎn)速時(shí)的給定電壓U*N=

7、10V。 試?yán)肧imulink建立一個(gè)比例積分控制系統(tǒng),模擬電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。2012.9.23比例積分直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖1pKs比例系數(shù)積分時(shí)間常數(shù)2012.9.23Simulink解決方案pK12012.9.232012.9.2310.5611.43pK的情況2012.9.232012.9.23超調(diào)量大，但調(diào)節(jié)時(shí)間短10.822pK的情況2012.9.235 5.電力電子AC-DC(整流)系統(tǒng)建模例5：請(qǐng)用Simulink建立一個(gè)三相全控橋整流模型，觸發(fā)角=60，電阻性負(fù)載R=10，電容濾波，電容C=3000F，對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行仿真，觀測相關(guān)波形。2012.9.23Simulink解決方案201

8、2.9.232012.9.232012.9.232012.9.232012.9.232012.9.236 6.無窮大功率電源供電系統(tǒng)仿真模型構(gòu)建例6：假設(shè)無窮大功率電源系統(tǒng)如下圖所示，在0.02s時(shí)刻，變壓器低壓側(cè)母線發(fā)生三項(xiàng)短路事故，仿真其短路電流周期分量幅值和沖擊電流的大小。線路參數(shù)為L=50km，x1=0.4/km， r1=0.17/km；變壓器額定容量SN=20MVA，短路電壓Us% =10.5 ，短路損耗Ps=135kW，空載損耗P0 =22kW，空載電流I0% =0.8，變比kT=110/11， 高低壓繞組均為Y型聯(lián)接；并設(shè)供電點(diǎn)電壓為110kV。2012.9.23Simulink

9、解決方案2012.9.232012.9.232012.9.23110.17 508.50.4 5020200.0642314LLLLRrLXxLXLHf2012.9.232012.9.23Advanced選項(xiàng)卡一般選項(xiàng)卡一般很少用得到。很少用得到。2012.9.23變壓器參數(shù)設(shè)置說明：變壓器的電阻為2232135 110104.0820000sNTNPURS變壓器的電抗為22%10.511063.5310010020sNTNUUXS變壓器漏感為63.530.20222 3.14 50TTXLHf變壓器的勵(lì)磁電阻為22335011010105.5 1022NmURP變壓器的勵(lì)磁電抗為220100

10、10.511075625%10020NmNUXIS變壓器勵(lì)磁電感為75625240.822 3.14 50mmXLHf2012.9.23短路點(diǎn)的電壓短路點(diǎn)的電流2012.9.23繪圖程序見下頁所示2012.9.23subplot(3,1,1)plot(ScopeData.time(:,1),ScopeData.signals.values(:,1)ylabel(IA(A)subplot(3,1,2)plot(ScopeData.time(:,1),ScopeData.signals.values(:,2)ylabel(IB(A)subplot(3,1,3)plot(ScopeData.time

11、(:,1),ScopeData.signals.values(:,3)ylabel(IC(A)xlabel(t/s)學(xué)會(huì)結(jié)構(gòu)體中數(shù)據(jù)的調(diào)用方法，這一點(diǎn)很重要，是重要考點(diǎn)。2012.9.237 7.電力系統(tǒng)相間短路保護(hù)模擬例7：一無窮大電源，110kV，電源內(nèi)部參數(shù)為RS=5.2910-3，LS=1.410-5 H ，負(fù)載額定電壓UN=110kV，容量為100+j50(MVA)，電源經(jīng)線路L1和L2為負(fù)載供電，L1和L2的參數(shù)均為RL=8.5 和LL=6.410-2 H ，假設(shè)短路點(diǎn)位于L1和L2的連接處，短路類型為三相相間金屬性短路，試用Simulink建立仿真模型，模擬速斷保護(hù)的動(dòng)作過程，展現(xiàn)關(guān)鍵量的曲線。2012.9.23Simulink解決方案整體方案2012.9.23這個(gè)濾波模塊非有不可！2012.9.23鎖死上升段！下降過程中，即使實(shí)際電流已經(jīng)比設(shè)定得下限值低了，out1端也會(huì)輸出0，以保證此時(shí)QF的控制端為0，QF仍