matlab仿真实验指导书

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相关推荐

计算机仿真及应用实验指导书

电气与电子信息工程学院

实验一 S函数实现单摆运动

一、实验目的

掌握S函数的定义、功能模块调用方法、工作原理及应用场合。二、预习及思考

1、S函数应用于哪些场合？

2、S函数的子程序是如何调用的？三、实验步骤

在建立实际的S-函数时，可在该模板必要的子程序中编写程序并输入参数便可。S-函数的模板程序位于toolbox/simulink/blocks目录下，文件名为sfuntmpl.m，可以自己查看。

在运用S-函数进行仿真前，应当自行编制S-函数程序，因此必须知道系统在不同时刻所需要的信息：

（1）在系统开始进行仿真时，应先知道系统有多少状态变量，其中哪些是连续变量，哪些是离散变量，以及这些变量的初始条件等信息。这些信息可通过S-函数中设置flag=0获取。

（2）若系统是严格连续的，则在每一步仿真时所需要的信息为：通过flag=1获得系统状态导数；通过flag=3获得系统输出。

（3）若系统是严格离散的，则通过flag=2获得系统下一个离散状态；通过flag=3获得系统离散状态的输出。

单摆示意图：

?Fd

单摆的状态方程

x??Kdx1?Kgsin??u x?x21

从MATLAB的toolbox\\simulink\\blocks子目录下，复制sfintempl.m，并把它改名为simpendzzy.m，再根据状态方程对文件进行修改，最后形成文件。

构成名为simpendzzy的S-函数模块从simulink的“user-defined Function ”子库中复制S-Function框架模块到空白模型窗，如图所示。

双击S-Function框架模块，弹出下图所示对话窗；

在“S-Function name ”栏中填写函数名simpendzzy；在“S-Function parameters”栏中填写函数simpendzzy.m的第4、5、6、个输入宗量名dampzzy,gngzzy(次序要对)；再点击【OK】，就得到单摆S-函数模块，如图所示。

构成观察单摆事实运动的仿真模型exm1.mdl

用信号发生器产生作用力：用示波器观察摆角；构成如图所示的仿真模型。

信号发生器的参数设置：信号取square波形；幅值为1；频率为0.1rad/sec。

示波器参数设置：Stop time 设置200。

应该保证simpendzzy.m在MATLAB搜索路径上。在该exm_1.mdl运行前，应先对该模型运行所需的3个参数dampzzy,gravzzy,angzzy进行设置。可键入下列命令：

clear

dampzzy=0.8;gravzzy=2.45;angzzy=[0;0];

在参数设定后，启动仿真，就可得到单摆事实角运动曲线。引进单摆摆动模块，生成exm-2.mdl。把exm-1.mdl。另存为exm-2.mdl。

打开toolbox\\simulink\\simdemos\\simdemos\\simgeneral子目录下的simppend.mdl模型；把其中“Animation Function”、“Pivot point for pendulum ”以及“x&theta”模块复制到exm-2.mdl模型窗，进行适当的连接，并对模块进行中文名称标识。启动模型，就可见到单摆摆动画面了。四、仿真结果

实验二晶闸管三相桥式整流器的仿真

一、实验目的

１、掌握晶闸管三相桥式整流器构成

２、掌握晶闸管三相桥式整流器的仿真模型二、预习与思考

1、三相电源如何设置？

2、6脉冲触发器模块在哪个库中？ 3、整流桥模块在哪个库中？

三、仿真步骤

通用桥臂模块参数设置

Number of bridge arms：桥臂数量，可以选择1、2、3相桥臂，构成不同形式的整流器。Port configuration：端口形式设置。Snubber resistance Rs(ohms):缓冲电阻Rs。Snubber capacitance Cs(F):缓冲电容Cs。Resistance Ron（ohms）：晶闸管的内电阻Ron，单位为Ω。Inductance Lon（H）：晶闸管的内电感Lon，单位为H，电感不能设置为0。Forward voltage Vf（v）:晶闸管元件的正向管压降Vf，单位为V。Measurements：测量可以选择5中形式，即无（None），装置电压（Device voltages），装置电流（Device currents），三相线电压与输出平均电压（UAB UBC UCA UDC）或所有电压电流（All voltages and currents）

（2）同步脉冲触发器

同步脉冲触发器用于触发三相全控整流桥的6个晶闸管，同步6脉冲触发器可以给出双脉冲,双脉冲间隔为60°,触发器输出的1～6号脉冲依次送给三相全控整流桥对应编号的6个晶闸管.同步脉冲触发器包括同步电源和六脉冲触发器两个部分alpha_deg：此端子为脉冲触发角控制信号输入；AB, BC, CA：三相电源的三相线电压输入即Vab, Vbc, and VBlock：触发器控制端，输入为“0”时开放触发器，输入大于零时封锁触发器； Pulses：6脉冲输出信号。

alpha_deg为30度时双6脉冲同步触发器的输入输出信号 6脉冲同步触发器参数设置

Frequency of synchronization voltages(Hz)：同步电压频率（赫兹）； Pulse width(degrees) ：触发脉冲宽度（角度）； Double pulsing：双脉冲触发选择。

三相线电压具体实现是通过Voltage Measurement（电压测量）模块，电压测量模块可以将电路中两个节点的电压值，并提供其他电路或者用于输出

仿真算法选择ode23tb算法,仿真时间为0－0.05 秒，其他参数为默认值。四、仿真原理图

五、仿真结果

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1、电阻负载仿真结果（R=45Ω，α=0, α=30, α=60, α=90）；

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2、电阻电感负载仿真结果（R=45Ω，L=1H，α=0, α=30, α=60, α=90）；

实验三晶闸管单相交流调压器的仿真

一、实验目的

1、加深理解单相交流调压电路的工作原理。

2、加深理解单相交流调压电路带电感性负载对脉冲及移相范围的要求。 3、掌握单相交流调压电路matlab的仿真方法，会设置各模块的参数。二、预习与思考

1、移相控制角如何设置？

2、电阻负载和电感负载的输出电压波形为什么不同？三、实验步骤

1.电阻性负载的交流调压器

2.电阻电感性负载的交流调压器

主要模块参数设置：

交流峰值电压为100V、初相位为0、频率为50HZ；晶闸管参数进行设置：Ron=0.001Ω；Lon=0H；Vf=0；Rs=20Ω；Cs=4e-6F，RC缓冲电路Lon=0.01H；负载RLC分支，电阻性负载时，R=2Ω，L=0H，C =inf；脉冲发生器：Pulse 和Pulse1模块中的脉冲周期为0.02s,脉冲宽度设置为脉宽的确10%，脉冲高度为12，脉冲移相角通过“相位角延迟”对话框进行设置。

仿真算法选择为ode23tb算法，仿真时间设置为0-0.03s，开始仿真。给出移相控制角等于60°和120°时带电阻负载和电感负载时，负载上的电流、电压波形以及触发脉冲波形。四、仿真结果

实验四直流单闭环调速系统仿真

一、实验目的

1、了解单闭环直流调速系统的原理、组成及各主要单元部件的原理。 2、掌握晶闸管直流调速系统的一般调试过程。二、预习及思考

1、预习电力电子相控整流 2、图中采用了途径调节方式？三、实验步骤

1、单闭环直流调速系统的原理框图

2、系统的建模和模型参数的设置

限幅器的上、下限值为[130，0]，，平波电搞器的电感值为5e-3H.电机参数为：Ra=0.6Ω, La=0.012H, Rf=240Ω, Lf=120H, Laf=1.8H, J=1kg.m2, initial speed=1rad/s. 励磁电压220V。四、仿真结果及分析

实验五直流双闭环调速系统仿真

一、实验目的

１、掌握直流双闭环控制系统原理２、掌握直流双闭环控制系统工程设计３、掌握直流双闭环控制系统仿真二、预习与思考

1、电流调节器、速度调节器可以使用什么模块实现？ 2、给定信号使用什么模块实现？