机电系统动态仿真matlabPPT电子教案课件-第七章 SIMULINK仿真
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机电系统动态仿真matlabPPT电子教案课件-第七章-SIMULINK仿真
离散滤波器 离散零极点 离散状态方程
零阶保持器 一阶保持器
Simulink的基本模块
5.函数与表模块库
模块
功能
Lookup Table
线性插值查表
Lookup Table（2-D） 二维线性插值
Lookup Table（n-D） N维线性插值
PrelookUp Index S 预查下标
Interpolation（n-D） N维插值
认识Simulink
7.1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
在MATLAB窗口的工具栏中单击
图标
在命令窗口中输入命令： >>simulink
认识Simulink
7.1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
认识Simulink
7.1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
Simulink模块库浏览器
标题 菜单栏 工具栏 模块说明 框
基本模块 库
已安装专 用 模块库
模块查找 框
模块显示 框
认识Simulink
如何打开模型编辑窗口？ 启动方式： (1)模块库浏览器的菜单“File”/“New”/“Model”命令 (2)单击工具栏上的 图标
认识Simulink
方法一：
认识Simulink
7.1.1 Simulink简介 Simulink是MATLAB的重要组成部分，提供建立
系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程 序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察 仿真结 启动Simulink并打开模型编辑窗口。 (2) 将所需模块添加到模型中。 (3) 设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。 (4) 设置系统仿真参数。 (5) 开始系统仿真。 (6) 观察仿真结果。
最新课件-机电系统动态仿真matlab电子教案第7章系统频
离散系统的频域仿真 系统分析图形用户界面
2020/10/24
8
7.1 频率响应与频率特性
频率特性是控制工程最基本的概念之 一
何谓频率响应？ 频率响应有什么特性？
何谓频率特性？
如何求系统的频率响应？
为什么可以用频率响应来研究系统的性能？
演示程序：pltxys.mdl
2020/10/24
9
7.1.1 频率特性的概念与定义
2020/10/24
10
频率特性的定义
线性稳定系统在正弦信号作用下，当频率从零变 化到无穷时，稳态输出与输入的幅值比、相位差随频 率变化的特性，称为频率特性。频率特性由幅频特性 和相频特性两部分组成。
幅频特性
系统稳态正弦输出信号与相应的正弦输人信号的幅值之比随输 入频率的变比而变化的特性称为幅频特性，它描述了系统对输入 信号幅值的放大、衰减特性。
sys2=series(sys1,sys05)
sys3=feedback(sys2,1,-1)
sys4=tf(1,[5.6 0 0])
sys02=tf([0.2 0],1)
sys5=feedback(sys4,sys02,-1)
[n,d]=tfdata(sys1,'v')
2020/10/24
6
m2x2 f fc fk
2020/10/24
s^4 + 0.2679 s^3 + 2.005 2 + 04.25 s
m2 x2 f fc1 fc2 m1x1 f c1 f k fc1 c1 (x2 x1 ) f c2 c2 x2
f k kx1
m2s2 X 2 F Fc1 Fc2 m1s2 X1 Fc1 Fk Fc1 c1s( X 2 X1)
2020/10/24
8
7.1 频率响应与频率特性
频率特性是控制工程最基本的概念之 一
何谓频率响应？ 频率响应有什么特性？
何谓频率特性？
如何求系统的频率响应？
为什么可以用频率响应来研究系统的性能？
演示程序：pltxys.mdl
2020/10/24
9
7.1.1 频率特性的概念与定义
2020/10/24
10
频率特性的定义
线性稳定系统在正弦信号作用下，当频率从零变 化到无穷时，稳态输出与输入的幅值比、相位差随频 率变化的特性，称为频率特性。频率特性由幅频特性 和相频特性两部分组成。
幅频特性
系统稳态正弦输出信号与相应的正弦输人信号的幅值之比随输 入频率的变比而变化的特性称为幅频特性，它描述了系统对输入 信号幅值的放大、衰减特性。
sys2=series(sys1,sys05)
sys3=feedback(sys2,1,-1)
sys4=tf(1,[5.6 0 0])
sys02=tf([0.2 0],1)
sys5=feedback(sys4,sys02,-1)
[n,d]=tfdata(sys1,'v')
2020/10/24
6
m2x2 f fc fk
2020/10/24
s^4 + 0.2679 s^3 + 2.005 2 + 04.25 s
m2 x2 f fc1 fc2 m1x1 f c1 f k fc1 c1 (x2 x1 ) f c2 c2 x2
f k kx1
m2s2 X 2 F Fc1 Fc2 m1s2 X1 Fc1 Fk Fc1 c1s( X 2 X1)
matlab教学PPT第7讲MATLAB仿真SIMULINK
第7讲 SIMULINK 图2-17 示波器显示窗口的参数设置
第7讲 SIMULINK
将建模存盘为lizi1.mdl，然后在MATLAB下运行如 下命令（参见图2-18）
>>clear;% >>open lizi1.mdl;%这时将看到建模模型文件被打
>>sim(′lizi1.mdl′);%启动模型仿真，显示出仿真波
• 单击模块下方的“TransferFun”可以对其进行编辑，例如 修改为“传递函数”字样。
• 从快捷菜单中选取“Transfer Fun parameters...”项修改传 递函数参数，在弹出的对话框中的传递函数分子系数 “ Numerator ： ” 栏 填 入 ［ 10 ］ ； 在 传 递 函 数 分 母 系 数 “Denominator”栏填入［1，3，10］，其余参数使用默 认值。
>>t=ScopeData.time;%
>>signal=ScopeData.signals; >>wave1=signal(1,1).values; >>wave2=signal(1,2).values; >>subplot(2,1,1);plot(t,wave1); >>subplot(2,1,2);plot(t,wave2);axis(［0,20,-2,2］); 作出的波形如图2-19所示。读者可以对比示波器上得 到 的 波 形 （ 参 见 图 2-18 ） 。 我 们 在 此 说 明 了 Simulink 与 MATLAB工作空间进行数据交换的一种方法。
第7讲 SIMULINK
设置仿真起始时间为-2秒，仿真结束时间为10秒， 其余参数为默认值：求解器采用“ode45”算法，步长 设定为自适应变步长的，最大步长、最小步长以及初 始步长均设为自动选取，相对求解精度为1e-3，绝对 求解精度自动选取。
机电系统动态仿真matlabPPT电子教案课件-第七章-SIMULINK仿真
功能
积分 微分 状态方程 传递函数 零极点 传输延时 可变传输延时
23
Simulink的基本模块
SIMULINK仿真 4.离散系统模块库
模块
Unit Delay Discrete-Time I Discrete Transf F
功能
单位延时采样保持 离散时间积分 离散传递函数
Discrete Filter Discrete Zero-Pole Discrete State-Space Zero-order Hold First-order Hold
45
仿真模型的参数设置
SIMULINK仿真
7.4.3 启动系统仿真与仿真结果分析 设置完仿真参数之后，从Simulation中选择Start菜 单项或单击模型编辑窗口中的Start Simulation命令 按钮，便可启动对当前模型的仿真。
为了观察仿真结果的变化轨迹可以采用3种方法： (1) 把输出结果送给Scope模块或者XY Graph模块。 (2) 把仿真结果送到输出端口并作为返回变量，然后使
34
仿真模型的参数设置
SIMULINK仿真 1．模块的参数设置
35
仿真模型的参数设置
SIMULINK仿真 2．模块的属性设置 ✓ 模块上按鼠标右键并在弹出的快捷菜单中选择Block properties ✓ 在模型编辑窗口的Edit菜单下选择Block properties命令，将打开模块属性对话框。
5
认识Simulink
SIMULINK仿真 7.1.2 Simulink的启动与退出 1．Simulink的启动
在MATLAB窗口的工具栏中单击 在命令窗口中输入命令：
>>simulink
第7章SIMULINK仿真操作
Direct Lookup Table (n-D) x
2-D T(u)
Lookup Table (n-D)
xdat y ydat Lookup Table Dynamic
图7-16 查表模块库（Lookup Tables）及其功能说明
（6）User-Defined Functions模块库
u
fcn
图7-15 数学运算模块库（Math operations）及其功能说明
（5）查表模块库（Lookup Tables）
2-D T[k] cos(2*pi*u) Cosine Interpolation (n-D) Lookup Table using PreLookup u k f PreLookup Index Search Sine sin(2*pi*u) Lookup Table (2-D) 2-D T(k,f)
Product
Product of Elements
Real-Imag to Reshape Rounding Complex Function sin -u u+Ts
Slider Gain
Subtract
Sum of Trigonometric Unary Minus Weighted Elements Function Sample Time Math
7.1.1 SIMULINK的窗体介绍
由于SIMULINK是基于MATLAaB环境之上的 高性能系统及仿真平台。 因此，必须首先运行MATLAB，然后才能启 动SIMULINK并建立系统的仿真模型。
图7-1 两种启动SIMULINK方法的图示说明
图7-2 Simulink库浏览器窗口
7.1.2 一个MATLAB/SIMULINK库自带的 演示实例
MATLAB教程_第7章__Simulink仿真
三、模块间的连线
1．连接两个模块 从一个模块的输出端连到另一个模块的输入端是Simulink仿真最 基本的操作。方法是先移动鼠标指向模块的输出端，鼠标的箭头 会变成十字形光标，这时按住鼠标左键，拖动鼠标到另一个模块 的输入端，当十字形光标出现“重影”时，释放鼠标即完成了连 接。
2．模块间连线的调整 用鼠标单击连线，可以选中该连线。这时会看到线上的一些黑色小 方块，这些是连线的关键点。用鼠标按住关键点，拖动即可以改 变连线的方向。
带限白噪声
2．输出模块（Sinks）
模块 Scope Floating Scope XY Graph Outl Display
功能 示波器 可选示波器 XY关系图 创建输出端 实时数值显示
模块 To File To Workspace Terminator Stop Simulation
功能 输出到文件 输出到工作空间 通用终端 输出不为0时停止仿真
一、Solver选项卡
（1）Simulink time 设置仿真起始时间和停止时间。
（2）Solver options 仿真解题器的操作。根据类型（Type）的变化 分为：Variable-step（变步长算法）和Fixedstep（固定步长算法）。
二、Data Import/Export选项卡
7.3 仿真模型的参数设置
选择模型窗口Simulation→Configuration Parameters…选项，将出现仿真参数配置窗口。
仿真参数配置窗口主要分为7个选项卡：Solver（解题 器）、Data Import/Export（数据输入/输出）， Optimization（优化）、Diagnostics（诊断）、 Hardware Implementation（硬件工具）、Model Referencing（模型引用）和Real-Time Workshop（实 时工作空间），其中Solver、Data Import/Export和 Diagnostics三项经常用到。
动态系统Simulink建模与仿真PPT学习教案
动态系统Simulink建模与仿真
会计学
1
7.1 Simulink工具箱简介
7.1.1 Simulink工具箱简介
Simulink是Simulation（仿真）与link（连接）的简写形式，它提供一个动态系统 建模、仿真和综合分析的集成环境 ，是MATLAB最重要的组件之一，也是其 它仿真工具箱的可视化仿真平台 。
平均值。该模块适用于SISO系统或SIMO系统模型。
✓
记忆模块（Memory）：输出前一时刻的输入信号值。
✓
一阶保持器（First-Order Hold）：实现离散采样系统的一阶采样保
持功能。
✓
零阶保持器（Zero-Order Hold）：实现离散采样系统的零阶采样保
持功能。
Hale Waihona Puke 第12页/共68页其它模块请参考MATLAB软件！
第15页/共68页
5.模块的连接
➢ 将鼠标移动到模块的输出端子上，当鼠标出现“十字”符 号后，按下鼠标左键并拖动到下级模块的输入端子上，完 成模块信号的连接。如上图所示。
➢ 选中信号输出模块，按下键盘“Ctrl”键并单击下级模块完 成模块信号的连接。
➢ 在已存在的信号线上引出新的信号线时，可用鼠标右键单 击源信号线，并按住不放拖动到指定位置，完成信号线的 分支连接。如图所示，在模块没有完成连接时，以红色虚 线显示，当连接完成后以黑色实线显示。
。 （3）单击MATLAB主窗口工具栏里的工具
图7-1 Simulink窗口界面
第2页/共68页
2 Simulink模块库组件
Simulink7.1模块库共包 含16个 子模块 库，它 们是:
Commonly Used Blocks（常用模块库） Continuous（连续系统模块库） Discontinuous（非连续系统模块库） Discrete（离散系统模块库） Logic and Bit Operations（逻辑与位操作模块库） Lookup Tables（查询表模块库） Math Operations（数学操作模块库） Model Verification（模型验证模块库）
会计学
1
7.1 Simulink工具箱简介
7.1.1 Simulink工具箱简介
Simulink是Simulation（仿真）与link（连接）的简写形式，它提供一个动态系统 建模、仿真和综合分析的集成环境 ，是MATLAB最重要的组件之一，也是其 它仿真工具箱的可视化仿真平台 。
平均值。该模块适用于SISO系统或SIMO系统模型。
✓
记忆模块（Memory）：输出前一时刻的输入信号值。
✓
一阶保持器（First-Order Hold）：实现离散采样系统的一阶采样保
持功能。
✓
零阶保持器（Zero-Order Hold）：实现离散采样系统的零阶采样保
持功能。
Hale Waihona Puke 第12页/共68页其它模块请参考MATLAB软件！
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5.模块的连接
➢ 将鼠标移动到模块的输出端子上，当鼠标出现“十字”符 号后，按下鼠标左键并拖动到下级模块的输入端子上，完 成模块信号的连接。如上图所示。
➢ 选中信号输出模块，按下键盘“Ctrl”键并单击下级模块完 成模块信号的连接。
➢ 在已存在的信号线上引出新的信号线时，可用鼠标右键单 击源信号线，并按住不放拖动到指定位置，完成信号线的 分支连接。如图所示，在模块没有完成连接时，以红色虚 线显示，当连接完成后以黑色实线显示。
。 （3）单击MATLAB主窗口工具栏里的工具
图7-1 Simulink窗口界面
第2页/共68页
2 Simulink模块库组件
Simulink7.1模块库共包 含16个 子模块 库，它 们是:
Commonly Used Blocks（常用模块库） Continuous（连续系统模块库） Discontinuous（非连续系统模块库） Discrete（离散系统模块库） Logic and Bit Operations（逻辑与位操作模块库） Lookup Tables（查询表模块库） Math Operations（数学操作模块库） Model Verification（模型验证模块库）
MatlabSimulink仿真.ppt
-14-
2.3 模块的连接
连接两个模块
先移动光标到输出端，光标键头会变成十字形光标，这时按住鼠标左 键，移动鼠标到另一个模块的输入端，当十字形光标出现重影时，释 放鼠标左键就完成了连接
Sine Wave
Scope
Sine Wave1
Scope1
Sine Wave2
Scope2
-15-
2.3 模块的连接
-6-
1.2 Simulink的启动与退出
-7-
1.2 Simulink的启动与退出
-8-
1.2 Simulink的启动与退出
-9-
1.2 Simulink的启动与退出
-10-
1 Simulink操作基础 2 系统仿真模型 3 系统的仿真 4 使用命令操作对系统进行仿真 5 子系统及其封装技术 6 S函数的设计与应用
1 Out1
-0.5 Constant
Product1
eu
Math Fu n cti o n
Product2
1 s
Integrator1
2 Out2
-23-
2.4 模块的参数和属性设置
-24-
2.5 Simulink的几类基本模块
输入源模块
Model & Subsystem Inputs
1
unti tl ed.m at
2.1 Simulink仿真模型概述
Simulink仿真模型在视觉上表现为直观的方框图， 其扩展名为.mdl，在数学上体现了一组微分方程 或差分方程，在物理上模拟了物理器件构成的实 际系统的动态特性
模块是构成系统仿真模型的基本单元。从宏观角 度上看，simulink模型通常包含了3类模块：信源 （source）、系统（system）和信宿（sink）。
2.3 模块的连接
连接两个模块
先移动光标到输出端，光标键头会变成十字形光标，这时按住鼠标左 键，移动鼠标到另一个模块的输入端，当十字形光标出现重影时，释 放鼠标左键就完成了连接
Sine Wave
Scope
Sine Wave1
Scope1
Sine Wave2
Scope2
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2.3 模块的连接
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1.2 Simulink的启动与退出
-7-
1.2 Simulink的启动与退出
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1.2 Simulink的启动与退出
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1.2 Simulink的启动与退出
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1 Simulink操作基础 2 系统仿真模型 3 系统的仿真 4 使用命令操作对系统进行仿真 5 子系统及其封装技术 6 S函数的设计与应用
1 Out1
-0.5 Constant
Product1
eu
Math Fu n cti o n
Product2
1 s
Integrator1
2 Out2
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2.4 模块的参数和属性设置
-24-
2.5 Simulink的几类基本模块
输入源模块
Model & Subsystem Inputs
1
unti tl ed.m at
2.1 Simulink仿真模型概述
Simulink仿真模型在视觉上表现为直观的方框图， 其扩展名为.mdl，在数学上体现了一组微分方程 或差分方程，在物理上模拟了物理器件构成的实 际系统的动态特性
模块是构成系统仿真模型的基本单元。从宏观角 度上看，simulink模型通常包含了3类模块：信源 （source）、系统（system）和信宿（sink）。
MATLAB在电类专业课程中的应用第7章课件
电枢电流接近最大值，使得电动机以最快速度
开始上升，最高转速达到230r/min，超调量为
15%，稳态时转速为200r/min；当2秒时给定信
号为-10时，电动机从电动状态变成制动状态，
当转速为零时，电动机开始反转。
7.4 交流调压系统
7.4.1交流调压调速系统原理
异步电机的机械特性方程：
=
3 12 2′ /
换器控制，通过示波器查看电流和转速的波形。
双闭环调速系统的结构在
单闭环调速的基础上增加
了电流环，其余部分与单
闭环调速系统的结构相同，
包括双极式可逆PWM变换
器、直流电机（DC
Machine）、转速反馈
（Gain）等模块。
从仿真结果可以看出，当给定电压为10V时，在
电机起动过程中，电流调节器作用下的电动机
Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。在一个开关周期内，当0 ≤ t <
时，VT1和VT4导通，UAB=Us，电枢电流经过
VT1MVT4流通；当 ≤ t < T时，驱动电流反
向，但VT2和VT3由于受续流二极管VD2和VD3反向
电压钳住却无法导通，UAB=-Us，电枢电流经过
Vd2MVd3流通，因此在一个周期内UAB具有正
负相间的脉冲波形。
电动机的正反转由驱动电压正负脉冲的宽窄决定，当
正脉冲较宽时， > 2 则UAB平均值为正，电机正转；
反之电机反转，如果正负脉冲宽度相等，则平均电压
UAB为零，电机停止。双极式控制可逆变换器的输出平
均电压为：
=
=
2
− 1 = (2 − 1)
转矩保持不变；当启动1s时，负载由20
开始上升，最高转速达到230r/min，超调量为
15%，稳态时转速为200r/min；当2秒时给定信
号为-10时，电动机从电动状态变成制动状态，
当转速为零时，电动机开始反转。
7.4 交流调压系统
7.4.1交流调压调速系统原理
异步电机的机械特性方程：
=
3 12 2′ /
换器控制，通过示波器查看电流和转速的波形。
双闭环调速系统的结构在
单闭环调速的基础上增加
了电流环，其余部分与单
闭环调速系统的结构相同，
包括双极式可逆PWM变换
器、直流电机（DC
Machine）、转速反馈
（Gain）等模块。
从仿真结果可以看出，当给定电压为10V时，在
电机起动过程中，电流调节器作用下的电动机
Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。在一个开关周期内，当0 ≤ t <
时，VT1和VT4导通，UAB=Us，电枢电流经过
VT1MVT4流通；当 ≤ t < T时，驱动电流反
向，但VT2和VT3由于受续流二极管VD2和VD3反向
电压钳住却无法导通，UAB=-Us，电枢电流经过
Vd2MVd3流通，因此在一个周期内UAB具有正
负相间的脉冲波形。
电动机的正反转由驱动电压正负脉冲的宽窄决定，当
正脉冲较宽时， > 2 则UAB平均值为正，电机正转；
反之电机反转，如果正负脉冲宽度相等，则平均电压
UAB为零，电机停止。双极式控制可逆变换器的输出平
均电压为：
=
=
2
− 1 = (2 − 1)
转矩保持不变；当启动1s时，负载由20
《SIMULINK仿真》PPT课件
• • • • • • • • • • • • •
（4）Discrete（离散系统模块库） 模块包括描述离散时间系统的模块，其中主要模块有： Difference（差分）； Discrete Derivative（离散微分）； Discrete Filter（离散滤波器）； Discrete State-Space（离散状态空间模型）； Discrete Transfer Fcn（离散传递函数）； Discrete Zero-Pole（以零极点表示的离散传递函数模型）； Discrete Time Integrator（离散时间积分器）； First-Order Hold（一阶采样和保持器） Integer Delay（整数延迟）； Zero-Order Hold（零阶采样和保持器）； Unit Delay（单位延迟）；
4.1.3 SIMULINK界面窗口介绍
SIMULINK模型创建窗口
Simulink的工作原理
• • • • • 仿真包括以下几个步骤。 （1）模型编译 （2）连接 （3）仿真执行 一般仿真模型都采用数值积分来仿真 的，相邻两个时间点的长度为步长，步长 的大小取决于求解器的类型。
4.1.4 SIMULINK的常用模块库
• • • • • • • • • •
（11）Sources（输入源模块库） Band-Limited White Noise（带宽限制的白噪声）； Clock（时钟信号）； Constant（常数信号）； Pulse Generator（脉冲发生器）； Repeating Sequence（重复序列信号）； Signal Generator（信号发生器）； Sine Wave（正弦波信号）； Random Number（随机数）； Step（阶跃波信号）；
电机控制基于Simulink的仿真ppt课件
模块搜索 模块描述
系统模块 系统模块库
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
Simulink公共模块库
• Simulink中最为基础、最为通用的模块库，它可以被应用 到不同的专业领域中。 – 连续模块continuous、非连续模块discontinuous – 离散模块discrete、查找表模块Look-up Table – 数学运算Math Operations – 模型验证模块Model Verification – 模型扩充工具Model-Wide Utilities – 端口和子系统模块Ports & Subsystems、 – 信号属性模块Signal Attributes – 信号路由模块Signal Routing、接收模块Sinks – 输入模块Sources – 用户自定义函数模块User-Defined Functions
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
Simulink应用领域
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
2 Simulink启动及模型建立
Simulink的启动主要有以下两种方法：
– 在MATLAB的命令窗口中输入simulink,结果 是在桌面上出现一个Simulink Library Browser的窗口。 – 单击MATL窗口 。
TI DSP Developer’s Kit
Motorola DSP开发工具箱
TI DSP开发工具箱
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
对Simulink库浏览器的基本操作有：
系统模块 系统模块库
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
Simulink公共模块库
• Simulink中最为基础、最为通用的模块库，它可以被应用 到不同的专业领域中。 – 连续模块continuous、非连续模块discontinuous – 离散模块discrete、查找表模块Look-up Table – 数学运算Math Operations – 模型验证模块Model Verification – 模型扩充工具Model-Wide Utilities – 端口和子系统模块Ports & Subsystems、 – 信号属性模块Signal Attributes – 信号路由模块Signal Routing、接收模块Sinks – 输入模块Sources – 用户自定义函数模块User-Defined Functions
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
Simulink应用领域
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
2 Simulink启动及模型建立
Simulink的启动主要有以下两种方法：
– 在MATLAB的命令窗口中输入simulink,结果 是在桌面上出现一个Simulink Library Browser的窗口。 – 单击MATL窗口 。
TI DSP Developer’s Kit
Motorola DSP开发工具箱
TI DSP开发工具箱
电机控制课程设计：MATLAB/Simulink设计
仪器科学与电气工程学院
对Simulink库浏览器的基本操作有：
MATLAB simulink在电机中的仿真 ppt课件
2021/3/26
MATLAB simulink在电机中的仿真 ppt课件
MATLAB应用技术
7
1.使用模块 (1)直流电动机(DC-Motor)
（2）直流电压源（E、Ef）
模块取自SimPowerSystems工具箱 中的Electrical Sources库里的DC voltage source模块。直流电压E为 直流电机的电枢回路电压，直流 电压Ef直流电机的励磁电压，二 者参数（Amplitude）设置为240。
2021/3/26
MATLAB simulink在电机中的仿真 ppt课件
MATLAB应用技术
11
例2.直流电动机分级起动
由于直流电动机直接起动电流过大，为了限制起动电流，通常在电源和电动机之 间加上起动变阻箱。
起动变阻箱由三个电阻组成，在每个电阻两端并联一个理想开关，通过设置开关 不同的导通时间，来切除电阻。起动瞬间，三个开关全部断开，此时电阻全部接 入。一定时间后，第一个开关导通，相应地第一个电阻被切除。依此类推，达到 限制电流和保证电磁转矩的目的。
• a、b、c：绕线式转子输出电压端子，一般短接在一起或者连接到
其它附加电路中，而鼠笼式电机无此输出端子；
• m：电机信号输出端子，一般接电机测试信号分配器观测电机内
部信号，或引出反馈信号。
MATLAB simulink在电机中的仿真
2021/3/26
ppt课件
MATLAB应用技术
19
➢异步电动机模型参数设置
2021/3/26
MATLAB simulink在电机中的仿真 ppt课件
MATLAB应用技术
14
（2）调速电阻
调速电阻选自SimPowerSystems工具箱中的Elements库里的series RLC branch模块。
MATLAB 第七章 SIMULINK基础PPT课件
14
SIMULINK仿真的运行
启动仿真
▪ 设置仿真参数和选择解法器之后，就可以启动仿真而运行。 ▪ 选择Simulink菜单下的start选项来启动仿真，如果模型中有些参数没有
定义，则会出现错误信息提示框。如果一切设置无误，则开始仿真运 行，结束时系统会发出一鸣叫声。 ▪ 除了直接在SIMULINK环境下启动仿真外，还可以在MATLAB命令窗 口中通过函数进行，格式如下：
– Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成复数输出
12
7、Sinks（接收器模块）
– Scope：示波器 – XY Graph：显示二维图形 – To Workspace：将输出写入MATLAB的工作空间 – To File(.mat)：将输出写入数据文件 – Terminator：连接到没有连接到的输出端
▪ SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的 一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口 是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的 精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。
▪ 所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的 系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不 必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它 们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取）， 进而进行仿真与分析。
① Start time 和 Stop time 栏目分别允许用户填写仿真的起始 时间和结束时间。
② Solver options 的 Type 栏目有两个选项，允许用户选择定 步长和变步长算法。
③仿真精度控制有 Relative Tolerance 选项、Absolute Tolerance 等，其中相对误差限的默认值设置为 1e-3，该值在实 际仿真中显得偏大，建议选择 1e-6 和 1e-7。值得指出的是，由 于采用的变步长仿真算法，所以将误差限设置到这样小的值也 不会增加太大的运算量。
SIMULINK仿真的运行
启动仿真
▪ 设置仿真参数和选择解法器之后，就可以启动仿真而运行。 ▪ 选择Simulink菜单下的start选项来启动仿真，如果模型中有些参数没有
定义，则会出现错误信息提示框。如果一切设置无误，则开始仿真运 行，结束时系统会发出一鸣叫声。 ▪ 除了直接在SIMULINK环境下启动仿真外，还可以在MATLAB命令窗 口中通过函数进行，格式如下：
– Real-Imag to Complex：由实部和虚部输入合成复数输出
12
7、Sinks（接收器模块）
– Scope：示波器 – XY Graph：显示二维图形 – To Workspace：将输出写入MATLAB的工作空间 – To File(.mat)：将输出写入数据文件 – Terminator：连接到没有连接到的输出端
▪ SIMULINK是MATLAB软件的扩展，它是实现动态系统建模和仿真的 一个软件包，它与MATLAB语言的主要区别在于，其与用户交互接口 是基于Windows的模型化图形输入，其结果是使得用户可以把更多的 精力投入到系统模型的构建，而非语言的编程上。
▪ 所谓模型化图形输入是指SIMULINK提供了一些按功能分类的基本的 系统模块，用户只需要知道这些模块的输入输出及模块的功能，而不 必考察模块内部是如何实现的，通过对这些基本模块的调用，再将它 们连接起来就可以构成所需要的系统模型（以.mdl文件进行存取）， 进而进行仿真与分析。
① Start time 和 Stop time 栏目分别允许用户填写仿真的起始 时间和结束时间。
② Solver options 的 Type 栏目有两个选项，允许用户选择定 步长和变步长算法。
③仿真精度控制有 Relative Tolerance 选项、Absolute Tolerance 等，其中相对误差限的默认值设置为 1e-3，该值在实 际仿真中显得偏大，建议选择 1e-6 和 1e-7。值得指出的是，由 于采用的变步长仿真算法，所以将误差限设置到这样小的值也 不会增加太大的运算量。
《机电系统与仿真技术》课件7 MatLab基础
2023/5/13
1.2发展阶段与工程应用的意义
发展阶段
第一阶段 20世纪50年代末到60年，为仿真技术的诞生期（只有大企 业用）； 第二阶段 20世纪70年代末到80年，为仿真技术的成长期（开始出现 研究人员专门研究仿真技术）； 第三阶段 20世纪90年代至今，为仿真技术的成熟期（大量仿真软件 出现并开始应用于科研和工程，如MultiSim, Protel, Tanner, MatLab， SolidWorks等）。
7）Length命令（给出向量长度）
8）Format命令（定义输出格式）
2023/5/13
3.1Matlab数值计算—算术运算
1）加法
>> a=[1 2 3;4 5 6];b=[7 8 9;10 11 12];c=1;
>> a+b
ans =
8
10
12
14
16
18
2）减法
>> a=[1 2 3;4 5 6];b=[7 8 9;10 11 12];
工程应用的意义
1）在经济方面，可以降低成本，而且设备可以重复使用，尤其是对 于大型、复杂系统而言； 2）一些危险的装置如核电站等通常是不允许进行实验的，因此采用 仿真技术可以降低危险程度，对系统研究起到保障作用； 3）提高设计效率，如电路设计、模型设计、控制系统设计等等； 4）具有优化设计和预测性能的特殊功能。
2023/5/13
1.3Matlab的特点
1）编程效率高，因为其编程接近于人们通常进行计算 的思维方式； 2）计算功能强，因为有非常丰富的库函数，矩阵、数 组和向量的计算功能特别强，适用于科学与工程计算； 3）使用方便，MatLab将编绎、链接、执行融为一体， 可以在同一窗口上排除书写、语法错误，加快了用户编 写、修改和调试程序的速度； 4）易于扩充，MatLab可以C、C++、Fortran混合编程。
1.2发展阶段与工程应用的意义
发展阶段
第一阶段 20世纪50年代末到60年，为仿真技术的诞生期（只有大企 业用）； 第二阶段 20世纪70年代末到80年，为仿真技术的成长期（开始出现 研究人员专门研究仿真技术）； 第三阶段 20世纪90年代至今，为仿真技术的成熟期（大量仿真软件 出现并开始应用于科研和工程，如MultiSim, Protel, Tanner, MatLab， SolidWorks等）。
7）Length命令（给出向量长度）
8）Format命令（定义输出格式）
2023/5/13
3.1Matlab数值计算—算术运算
1）加法
>> a=[1 2 3;4 5 6];b=[7 8 9;10 11 12];c=1;
>> a+b
ans =
8
10
12
14
16
18
2）减法
>> a=[1 2 3;4 5 6];b=[7 8 9;10 11 12];
工程应用的意义
1）在经济方面，可以降低成本，而且设备可以重复使用，尤其是对 于大型、复杂系统而言； 2）一些危险的装置如核电站等通常是不允许进行实验的，因此采用 仿真技术可以降低危险程度，对系统研究起到保障作用； 3）提高设计效率，如电路设计、模型设计、控制系统设计等等； 4）具有优化设计和预测性能的特殊功能。
2023/5/13
1.3Matlab的特点
1）编程效率高，因为其编程接近于人们通常进行计算 的思维方式； 2）计算功能强，因为有非常丰富的库函数，矩阵、数 组和向量的计算功能特别强，适用于科学与工程计算； 3）使用方便，MatLab将编绎、链接、执行融为一体， 可以在同一窗口上排除书写、语法错误，加快了用户编 写、修改和调试程序的速度； 4）易于扩充，MatLab可以C、C++、Fortran混合编程。
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Interpolation（n-D） N维插值
Direct Lookup T
Fcn MATLAB Fun S-Function Polynomial
直接查表
C语言形式的 表达式 M形式的表达式 调用S函数 多项式
25
Simulink的基本模块
6.信号与系统模块库
模块
Bus Creator Bus Selector Mux Demux Selector
Zero-order Hold First-order Hold
离散状态方程
零阶保持器 一阶保持器
24
Simulink的基本模块
5.函数与表模块库
模块
Lookup Table Lookup Table（2-D） Lookup Table（n-D） PrelookUp Index S
功能
线性插值查表 二维线性插值 N维线性插值 预查下标
50
(3) 设置模块参数
根据题意 设置模块参数
x(t)=sin(t)*sin(10t)。 示波器 正弦源 乘法器 正弦源
51
(3) 设置模块参数
根据题意 设置模块参数
x(t)=sin(t)*sin(10t)。 示波器 正弦源 乘法器 正弦源
52
(4) 连接各个模块组成仿真模型
连接模块
53
(5) 进行系统仿真参数设置
46
仿真模型的参数设置
7.4.3 系统仿真实例 例：用SIMULINK仿真两个正弦信号相乘，即计算 x(t)=sin(t)sin(10t)。 操作过程如下： (1) 创建新模型。 (2) 将所需模块添加到模型中。 (3) 设置模块参数。 (4) 连接各个模块组成仿真模型。 (5) 设置仿真参数。 (6) 仿真并观察仿真结果。
7.2 Simulink的基本模块
18
Simulink的基本模块
7.2 Simulink的基本模块
19
Simulink的基本模块
7.2 Simulink的基本模块
接收 模块库 连续系统 模块库 离散系统 模块库 信号与系统 模块库
输入源 模块库
数学运算 模块库
Байду номын сангаас
函数与表 模块库
20
Simulink的基本模块
8.Simulink的基本模块功能演示 【例1】演示“示波”模块的向量显示能力。
28
Simulink的基本模块
8.Simulink的基本模块功能演示 【例2】演示“求和”模块的处理能力：输入扩展。
29
教学内容
7.1 7.2 7.3 7.4
认识Simulink Simulink的基本模块 Simulink的模块操作 仿真模型的参数设置
31
Simulink的模块操作
7.3.2 模块的连接 1．连接两个模块
移动鼠标到输出端,鼠标箭头会变成十字形光标,按住鼠标左键, 拖动到另一个模块的输入端,完成连接。
2．模块间连线的调整
单击选中连线,线上会出现黑色小方块,拖动即可改变连线方向。
3．连线的分支
连好第一条线 选择支线的起点位置,先按下ctrl键,然后按鼠标,将连线拖到目 标模块,释放鼠标和ctrl键。
1. 输入源模块库
In1 Ground From File From Workspace Constant Signal Generator Pulse Generator
模块
接地
功能
创建输入端 从文件读数据 从工作空间读数据 常数 信号发生器 脉冲发生器
Ramp
Sine Wave Step Repeating S Chirp Signal Random Number Uniform R N Band-limited N Clock
26
Simulink的基本模块
7.数学模块库
Sum Product Gain Slider Gain MinMax
模块
求和
功能
积或商 常数增益 可变增益 求最大值
Abs
Sign Math Function Trigonometric F
求绝对值
符号函数 数学运算函数 三角函数
27
Simulink的基本模块
4．标注连线
双击连线,出现文本框,在里面输入标注文字。
5．删除连线
32
教学内容
7.1 7.2 7.3 7.4
认识Simulink Simulink的基本模块 Simulink的模块操作 仿真模型的参数设置
33
仿真模型的参数设置
7.4.1 模块的参数和属性设置 1．模块的参数设置 只要双击要设置的模块 在模块上按鼠标右键并在弹出的快捷菜单中选择相应 模块的参数设置命令就会弹出模块参数对话框。
39
仿真模型的参数设置
规定该模块 在模型中相 对其他模块 的忧先顺序。
对该模块在 模型中的用 法进行说明。
用户为模块 添加的文本 格式的标记。
40
仿真模型的参数设置
7.4.2 系统的仿真 1 设置仿真参数 打开系统仿真模型，从模型编辑窗口的Simulation菜 单中选择Configuration parameters命令，打开一个 仿真参数对话框，在其中可以设置仿真参数。
8
Simulink模块库浏览器
标题 菜单栏 工具栏 模块说明 框 基本模块 库 模块查找 框
模块显示 框
已安装专 用 模块库
9
认识Simulink
如何打开模型编辑窗口？ 启动方式： (1)模块库浏览器的菜单“File”/“New”/“Model”命令 (2)单击工具栏上的 图标
10
认识Simulink
功能
23
Simulink的基本模块
4.离散系统模块库
模块
Unit Delay Discrete-Time I Discrete Transf F Discrete Filter Discrete Zero-Pole
功能
单位延时采样保持 离散时间积分 离散传递函数 离散滤波器 离散零极点
Discrete State-Space
58
仿真模型的参数设置
7.4.4 系统仿真实例 例：有初始状态为0的二阶微分方程 x"+0.2x'+0.4x=0.2u (t), 其中u(t)是单位阶跃函 数，试建立系统模型并仿真。 用积分器直接构造求解微分方程的模型。
斜波
正弦波 阶跃信号 重复序列 快速正弦扫描 随机信号 均匀随机信号 带限白噪声 当时时间
Digital Clock
数字时钟
21
Simulink的基本模块
2.接收模块库
Out1 Terminator To File To Workspace Scope Floating Scope XY Graph
设置系统 仿真参数
54
(6)仿真并观察仿真结果
55
仿真模型的参数设置
7.4.4 系统仿真实例 例：通过创建简单Simulink模型来求解以下微分方 程的数值解并分析波形。
x′=sin(t) x(0)=0
56
仿真模型的参数设置
7.4.4 系统仿真实例 例：考虑如下所示的简单小车系统运动。
57
34
仿真模型的参数设置
1．模块的参数设置
35
仿真模型的参数设置
2．模块的属性设置 模块上按鼠标右键并在弹出的快捷菜单中选择Block properties 在模型编辑窗口的Edit菜单下选择Block properties命令，将打开模块属性对话框。
36
仿真模型的参数设置
2．模块的属性设置
47
(1) 创建新模型
运行simulink 创建新模型
48
(2) 将所需模块添加到模型中
寻找正确 的功能模块
x(t)=sin(t)*sin(10t)。 示波器 正弦源 乘法器 正弦源
49
(3) 设置模块参数
根据题意 设置模块参数
x(t)=sin(t)*sin(10t)。 示波器 正弦源 乘法器 正弦源
方法一：
11
认识Simulink
方法二：
12
Simulink模块编辑窗口
菜单栏 工具栏
模块编辑框
当前状态
仿真进程
仿真解法
13
认识Simulink
如何存盘？
14
认识Simulink
如何对一个已经存在的模型文件进行编辑修改？
在MATLAB命令 窗口直接输入模 型文件名(不要加 扩展名.mdl)。
3
认识Simulink
7.1.1 Simulink简介 Simulink是MATLAB的重要组成部分，提供建立 系统模型、选择仿真参数和数值算法、启动仿真程 序对该系统进行仿真、设置不同的输出方式来观察 仿真结果等功能。
4
仿真模型的参数设置
仿真过程如下： (1) 启动Simulink并打开模型编辑窗口。 (2) 将所需模块添加到模型中。 (3) 设置模块参数并连接各个模块组成仿真模型。 (4) 设置系统仿真参数。 (5) 开始系统仿真。 (6) 观察仿真结果。
功能
创建信号总线 从信号总线中选择信号 多路传输器 多路分离器 选择输入信号
Merge
From Goto Tag V Goto Data Store Read Data Store Memory Data Store Write
信号合并
从GOTO模块接收信号 定义GOTO模块的范围 把信号送到FORM模块 从存储器读数据 为存储器定义尺寸 向存储器写数据
15
认识Simulink
2．Simulink的退出 为了退出Simulink，只要关闭所有模型编辑窗口和 Simulink模块库浏览器窗口即可。