電力電子的Matlab仿真技術(shù)54569課件

電力電子技術(shù)的Matlab仿真Matlab概述Simulink仿真基礎(chǔ)

-Simulink簡介-Simulink仿真步驟電力電子電路的仿真

提綱1Matlab概述MATLAB是由美國的CleverMoler博士于1980年開發(fā)的，初衷是為解決“線性代數(shù)”課程的矩陣運算問題。后來又被MathWorks公司商業(yè)化，用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)分析及數(shù)值計算等，主要包括MATLAB和Simulink兩部分。MATLAB是MatrixLaboratory的簡稱，發(fā)展迅速。目前，MATLAB已經(jīng)成為國際上最流行的科學(xué)與工程計算的軟件工具，現(xiàn)在的MATLAB已經(jīng)不僅僅是一個“矩陣實驗室”了，它已經(jīng)成為了一種具有廣泛應(yīng)用前景的全新的計算機高級編程語言，有人稱它為“第四代”計算機語言，它在國內(nèi)外高校和研究部門正扮演著重要的角色。一、MATLAB的發(fā)展及特點主要應(yīng)用領(lǐng)域

工業(yè)研究與開發(fā)數(shù)學(xué)教學(xué)，特別是線性代數(shù)數(shù)值分析和科學(xué)計算方面的教學(xué)與研究電子學(xué)、控制理論和物理學(xué)等工程和科學(xué)學(xué)科方面的教學(xué)與研究經(jīng)濟學(xué)、化學(xué)和生物學(xué)等計算問題的所有其他領(lǐng)域中的教學(xué)與研究圖像處理和信號檢測等方面二、MATLAB語言的功能1矩陣運算功能

MATLAB提供了豐富的矩陣運算處理功能，是基于矩陣運算的處理工具。2符號運算功能3豐富的繪圖功能與計算結(jié)果的可視化

具有高層繪圖功能——二維、三維繪圖；具有底層繪圖功能——句柄繪圖；使用plot函數(shù)可隨時將計算結(jié)果可視化，圖形可修飾和控制4圖形化程序編制功能

動態(tài)系統(tǒng)進行建模、仿真和分析的軟件包用結(jié)構(gòu)圖編程，而不用程序編程只需拖幾個方塊、連幾條線，即可實現(xiàn)編程功能5豐富的MATLAB工具箱MATLAB主工具箱符號數(shù)學(xué)工具箱SIMULINK仿真工具箱控制系統(tǒng)工具箱信號處理工具箱圖象處理工具箱通訊工具箱系統(tǒng)辨識工具箱神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)工具箱金融工具箱許多學(xué)科，在MATLAB中都有專用工具箱，現(xiàn)已有幾十個工具箱，但MATLAB語言的擴展開發(fā)還遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，各學(xué)科的相互促進，將使得MATLAB更加強大三、MATLAB集成環(huán)境Simulink當(dāng)前目錄瀏覽工作空間歷史命令窗口幫助按鈕命令窗口命令輸入?yún)^(qū)域2Simulink仿真基礎(chǔ)SIMULINK是MATLAB軟件的擴展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與MATLAB語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于Windows的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。所謂模型化圖形輸入是指SIMULINK提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以.mdl文件進行存?。?，進而進行仿真與分析。2.1Simulink簡介通過演示一個Simulink的簡單模型，了解建立模型的步驟.【例1】創(chuàng)建一個正弦信號的仿真模型。(1)在MATLAB的命令窗口運行simulink命令，或單擊工具欄中的圖標(biāo)，就可以打開Simulink模塊庫瀏覽器(SimulinkLibraryBrowser)窗口。(2)單擊工具欄上的圖標(biāo)或選擇菜單“File”——“New”——“Model”，新建一個名為“untitled”的空白模型窗口。(3)在上圖的右側(cè)子模塊窗口中，單擊“Source”子模塊庫前的“+”(或雙擊Source)，或者直接在左側(cè)模塊和工具箱欄單擊Simulink下的Source子模塊庫，便可看到各種輸入源模塊。(7)開始仿真，單擊“untitled”模型窗口中“開始仿真”圖標(biāo)，或者選擇菜單“Simulink”——“Start”，則仿真開始。雙擊“Scope”模塊出現(xiàn)示波器顯示屏，可以看到黃色的正弦波形。(8)保存模型，單擊工具欄的圖標(biāo)。Simulink模型窗口示波器窗口一、SIMULINK的啟動(三種方法)二、SIMULINK的模塊庫介紹SIMILINK模塊庫按功能分14類子庫：Continuous（連續(xù)模塊庫）Discontinuities（非線性模塊庫）Discrete（離散模塊庫）LogicandBitOperations（邏輯與位操作模塊）LookupTables(查詢表模塊庫)MathOperations（數(shù)學(xué)運算模塊庫）ModelVerification（模型驗證模塊庫）Model-wideutilities（模塊實用模塊庫）Ports&Subsystems（端口和子系統(tǒng)模塊庫）SignalAttributes（信號屬性模塊庫）SignalRouting（信號路由模塊庫）Sinks（接收器模塊庫）Sources（輸入源模塊庫）User-definedfunctions（用戶自定義模塊庫）SimpowerSystems模型庫ExtraLibrary(其他模塊庫)ApplicationLibraries（應(yīng)用）ElectricalSources（電源）Elements（元器件）Machines(電機模塊庫)Measurements（測量儀器）PowerElectronics（電力電子元件）2.2Simulink仿真步驟1構(gòu)建仿真模型2設(shè)置模塊參數(shù)3設(shè)置仿真參數(shù)4啟動仿真5觀測仿真結(jié)果仿真參數(shù)設(shè)置對話框Solver頁仿真時間：注意這里的時間概念與真實的時間并不一樣，只是計算機仿真中對時間的一種表示，比如10秒的仿真時間，如果采樣步長定為0.1，則需要執(zhí)行100步，若把步長減小，則采樣點數(shù)增加，那么實際的執(zhí)行時間就會增加。一般仿真開始時間設(shè)為0，而結(jié)束時間視不同的因素而選擇?？偟恼f來，執(zhí)行一次仿真要耗費的時間依賴于很多因素，包括模型的復(fù)雜程度、解法器及其步長的選擇、計算機時鐘的速度等等。仿真步長模式：用戶在Type后面的第一個下拉選項框中指定仿真的步長選取方式，可供選擇的有Variable-step（變步長）和Fixed-step（固定步長）方式。變步長模式可以在仿真的過程中改變步長，提供誤差控制和過零檢測。固定步長模式在仿真過程中提供固定的步長，不提供誤差控制和過零檢測。用戶還可以在第二個下拉選項框中選擇對應(yīng)模式下仿真所采用的算法。打開參數(shù)對話框自動尺寸（復(fù)原）區(qū)域放大X軸放大示波器窗口把當(dāng)前的坐標(biāo)設(shè)置保存浮動示波器恢復(fù)保存過的坐標(biāo)設(shè)置Y軸放大2.3其他一、示波器的使用

1示波器的參數(shù)

2圖形縮放三個放大鏡：區(qū)域放大、x軸向放大、y軸向放大3坐標(biāo)軸范圍2固定步長模式解法器有：ode5，ode4，ode3，ode2，ode1和discrete。ode5：缺省值，是ode45的固定步長版本，適用于大多數(shù)連續(xù)或離散系統(tǒng)，不適用于剛性系統(tǒng)。ode4：四階龍格－庫塔法，具有一定的計算精度。ode3：固定步