基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)


发布时间:2021-03-31 01:57:39

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作者:陈中

出版社:清华大学出版社

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基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真

基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真试读:

内容简介

本书主要介绍了基于MATLAB的电力电子技术和交直流调速系统仿真,在适当阐述工作原理基础上,重点介绍系统的仿真模型建立方法和仿真结果分析,对于不能直接调用的仿真模块进行了修改并说明其工作原理。

全书共分7章,第1章为基础篇,着重介绍MATLAB基本操作与模块库中模块浏览;第2~7章为电力电子和交直流调速系统仿真模型的建立和仿真结果分析。全书提供了一些应用实例。

本书特点是将电力电子技术、交直流调速系统与MATLAB仿真有机地结合在一起,叙述简洁,概念清楚。

本书适合作为高等院校电气、自动化专业高年级本科生、研究生及高校教师的教学参考书,同时可供相关人员参考。

前言 FOREWORD

MATLAB是美国MathWorks公司出品的商业数学软件,用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级技术计算语言和交互式环境,主要包括MATLAB和Simulink两大部分。MATLAB是matrix和laboratory两个词的组合,意为矩阵工厂(矩阵实验室),是由美国MathWorks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中,为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案,并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、FORTRAN)的编辑模式,代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

基于框图仿真平台的Simulink是在1993年发行的,它是以MATLAB强大计算功能为基础,以直观的模块框图进行仿真和计算的,Simulink提供了各种仿真工具,尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库,为系统仿真提供了极大的便利。在Simulink平台上,通过拖拉和连接典型的模块就可以绘制仿真对象的框图,对模型进行仿真。在Simulink平台上,仿真模型可读性强,这就避免了在MATLAB窗口中使用MATLAB命令和函数仿真时需要熟悉记忆大量函数的问题。

Simulink环境下的电力系统模块库(Powersystem Blockset)是由加拿大HydroQuebec和TESCIM Internation公司共同开发的,其功能非常强大,可以用于电路、电力电子系统、电机控制系统、电力传输系统等领域的仿真。

MATLAB软件更新很快,几乎每隔一段时间就有新版本推出,但从作者个人实践中来看,MATLAB 7.0版本和MATLAB 6.5.1版本相比较,就电力电子和交直流调速仿真而言,后者版本更稳定,比如逻辑无环流直流调速和按转子磁链定向的仿真,在MATLAB 7.0版本就仿真不出来。MATLAB 7.0以后的版本,多了一个Powergui模块,此模块除对检测谐波方便外,没有看出其他优势,MATLAB 6.5.1也有模块检测谐波,只不过稍微费事一点。所以本书依旧使用MATLAB 6.5.1版本,读者可以从“http://dl.vmall.com/c0c0uoe7x9”网址上免费下载。

本书主要是在顾春雷和作者编著的《电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真》基础上进行扩展的,增加了一部分内容,并修正了某些错误,电力电子内容主要是以冷增祥、徐以荣编著的《电力电子技术基础》为蓝本,交直流调速主要是以陈伯时编著的《电力拖动自动控制系统》为蓝本进行仿真的,在此向顾春雷、冷增祥、徐以荣、陈伯时等表示衷心感谢。

本书共分为7章,第1章介绍MATLAB与基本操作,内容包括Simulink和PowerSystems模块库中的各模块的含义以及一些基本操作,如模块的修改、示波器的设置等。第2章介绍电力电子整流电路仿真,包括不同类型整流电路带不同负载的仿真模型和仿真结果分析。第3章介绍电力电子有源逆变仿真,介绍不同类型整流电路有源逆变的仿真模型和仿真结果。第4章是电力电子无源逆变的仿真,包括晶闸管逆变和全控器件逆变。第5章介绍交流调压仿真和开关电源的仿真。第6章是直流调速系统仿真,着重介绍调节器参数和电机参数的确定。第7章是交流调速系统仿真模型的建立和仿真结果分析。

本书在编写过程中,得到了盐城工学院电气学院各位领导以及同事的大力支持和帮助,特别是陈冲老师指出了作者的一个重大错误,安徽微电科技股份有限公司朱代忠工程师也给予了巨大帮助,在此向他们表示衷心感谢。

由于作者水平有限,书中肯定有许多不足之处,欢迎读者批评指正,敬请各位读者发邮件到chenzhong33@126.com与作者联系,谢谢。

谨以此书献给我的亲人们。陈中2014年5月于盐城工学院第1章MATLAB简介与基本操作1.1 MATLAB简介

MATLAB语言是由美国的Clever Moler博士于1980年开发的,在公司及许多专家的努力下,经过多次扩充修改,历经升级,现已发布到MATLAB 7.0以上版本,成为全球流行、深受用户欢迎的计算机辅助设计软件工具。本书使用的是MATLAB 6.5.1版本。

MATLAB语言设计者最早是为了解决数学中矩阵运算而进行MATLAB语言开发的,它是Matrix Laboratory(矩阵实验室)的缩写。早期主要用于解决科学和工程的复杂数学计算问题,由于它使用方便、输入便捷、运算高效、适应科技人员思维方式,成为科技界广为使用的软件。

基于框图仿真平台的Simulink是在1993年发布的,它是以MATLAB的强大计算功能为基础,以直观的模块框图进行仿真和计算的,Simulink提供了各种仿真工具,尤其是它不断扩展的、内容丰富的模块库,为系统仿真提供了极大的便利。在Simulink平台上,通过拖拉和连接典型的模块就可以绘制仿真对象的框图,对模型进行仿真。在Simulink平台上,仿真模型可读性强,这就避免了在MATLAB窗口中使用MATLAB命令和函数仿真时需要熟悉记忆大量函数的问题。

由于Simulink原本是为控制系统的仿真而建立的工具箱,在使用中易编程、易拓展,并且可以解决MATLAB不易解决的非线型、变系数等问题,它能支持连续系统和离散系统的仿真,并且支持多种采样频率系统的仿真,即不同的系统能以不同的采样频率组合,这样就可以仿真较大较复杂的系统。在各学科领域根据自己的需要,以MATLAB为基础,开发了大量的专用仿真程序,把这些程序以模块的形式放入Simulink中,就形成了各种模块库。

Simulink环境下的电力系统模块库(Powersystem Blockset)是由加拿大HydroQuebec和TESCIM Internation公司共同开发的,其功能非常强大,可以用于电路、电力电子系统、电机控制系统、电力传输系统等领域的仿真。本书主要介绍电力电子技术和电力拖动自动控制系统的建模和仿真。1.2 Simulink/SimPowerSystems模型窗口1.2.1 Simulink的工作环境

从MATLAB窗口进入Simulink环境有以下几种方法。(1)在MATLAB的菜单栏上选择File菜单,在下拉菜单中的New选项下选中Model命令。(2)在MATLAB的工具栏上单击按钮,然后在打开的模型库浏览窗口菜单上单击按钮。(3)在MATLAB的文本窗口中输入“simulink”后按回车键,然后在打开的模型库浏览窗口菜单上单击按钮。

完成上述操作之一后,屏幕上出现Simulink的工作窗口,如图1-1所示。在菜单栏有File(文件)、Edit(编辑)、View(查看)、Simulation(仿真)、Format(格式)、Tools(工具)和Help(帮助)等主要功能菜单,第三栏是菜单命令的等效按钮。窗口下方有仿真状态提示栏,启动仿真后,在该栏中可以提示仿真进度和使用的仿真算法。窗口空白部分是绘制仿真模型框图的空间,这就是对系统仿真的主要工作平台。图1-1 Simulink工作窗口

7项主菜单项都有下拉菜单,每个菜单项为一个命令,只要用鼠标选中,即可执行菜单项命令所规定的操作,以下是各个菜单项命令的等效快捷键及功能。

1. File文件菜单New Ctrl+N创建新的模型Open Ctrl+O打开已存在的模型文件Close Ctrl+W关闭当前的Simulink工作窗口模型保存当前的文件模型,文件名、路径、子目录保持Save Ctrl+S不变Save as将模型另外保存Sources control源项控制Model 模型属性propertiesPreferences仿真属性Print Ctrl+P打印模型Print setup打印设置Exit MATLAB 退出MATLABCtrl+Q

2. Edit编辑菜单Undo Add Ctrl+Z撤销前次操作Can’t redo  Ctrl恢复前次操作+YCut Ctrl+X剪切当前选定内容,放在剪贴板上Copy Ctrl+C复制选定内容,放在剪贴板上Paste Ctrl+V将剪贴板上内容粘贴到光标所在位置Clear Delete清除选定内容Select all Ctrl+A全部选定整个窗口内容Copy model to 把窗口模型复制到剪贴板上clipboardCreate subsystem 创建一个子系统Ctrl+GMask subsystem 封装子系统模型Ctrl+MLook under mask 查看封装模块内部结构Ctrl+ULibrary link options连接选项Update diagram 更新模型框图的外观Ctrl+D

3. View查看菜单Go to parent进入母模型系统Toolbar显示或隐藏工具栏Status bar显示或隐藏状态栏Model browser 模型浏览器optionsBlock data tips 显示模块内部数据optionsShow Library 显示模型库BrowserZoom in放大模型显示比例Zoom out缩小模型显示比例Fit system to view自动选择合适的显示比例Normal (100%)正常比例大小

4. Simulink仿真菜单Start Ctrl+T起动或暂停仿真Stop停止仿真Simulation parameters 仿真参数设置Ctrl+EMechanical 电动机模块参数设置environment…Normal常规标准仿真Accelerator加速仿真

5. Format格式菜单Font…字体设置Enable Tex 文本命令commandsText alignment标题定位Flip name移动模块名Hide name隐藏模块名Flip block Ctrl+I水平翻转模块Rotate block Ctrl模块顺时针旋转90°+RShow drop 显示模块阴影shadowShow port labels显示子系统标签Foreground color设置前景颜色Background color设置背景颜色Screen color设置屏幕颜色Library link display库的连接显示Sample time 给不同采样时间序列添加颜色colorsWide nonscalar 用宽信号线表示向量信号linesSignal dimensions标出信号维数Port data types标出信号数据类型Storage class存储类型Sorted order命令种类

6. Tool工具菜单Data explorer数据输出选择Simulink debugger程序调试Look-up table editor…表格模块编辑Data class designer数据类型设置模型离散化Modeldiscretizer…Profiler优化m文件工具Coverage settings模型设置Real-time workshop实时工作空间External mode control panel外部模式控制板Fixed-point settings定点运算Linear analysis线性分析设置Report generator模型文件设置清单Requirements management 外部模式控制设置interface…1.2.2 模型窗口工具栏

模型窗口中主菜单下面是工具栏,工具栏有20个按钮,用来执行最常用的功能。归纳起来有两类。

1. 文件管理类(1)第一个按钮。单击该按钮将创建一个新模型文件,与在主菜单File中执行New命令相同。(2)第二个按钮。单击该按钮将打开一个已存在的模型文件,与在主菜单File中执行Open命令相同。(3)第三个按钮。单击该按钮将保存模型文件,与在主菜单File中执行Save命令相同。(4)第四个按钮。单击该按钮将打印模型文件,与在主菜单File中执行Print命令相同。

2. 对象管理类(1)第五个按钮。单击该按钮将选中模型文件剪贴到粘贴板上,与在主菜单Edit中执行Cut命令相同。(2)第六个按钮。单击该按钮将选中模型文件复制到粘贴板上,与在主菜单Edit中执行Copy命令相同。(3)第七个按钮。单击该按钮将粘贴板上的内容贴到模型窗口的指定位置,与在主菜单Edit中执行Paste命令相同。(4)第八个按钮。单击该按钮将撤销前次操作,与在主菜单Edit中执行Undo Drag Line命令相同。(5)第九个按钮。单击该按钮将重复前次操作,与在主菜单Edit中执行Redo Drag Line命令相同。(6)第十个按钮。单击该按钮将进行仿真,与在主菜单Simulation中执行Start命令相同。(7)第十一个按钮。单击该按钮将停止仿真,与在主菜单Simulation中执行Stop命令相同。(8)第十五个按钮。单击该按钮将打开Simulink库浏览器。(9)第十六~第十八按钮。此3个按钮用来切换到触发模型浏览器、浏览母模型窗口及调试窗口。1.3 有关模块的基本操作及仿真步骤

有关模块的基本操作有很多,这些操作都可用菜单功能和鼠标来完成,这里仅介绍一些主要的、常用的操作。

1. 模块的提取

对系统进行仿真时,第一步就是将需要的模块从模型库中提取出来,放到仿真平台上去,方法有以下几种。(1)在模型浏览器窗口选中所需要的模块(鼠标单击),选中的模块名会反色,然后在Edit菜单栏下选择add to current model命令,这时选中的模型会出现在仿真平台上。(2)在选中的模块上右击,出现快捷菜单,单击Copy命令,然后在仿真平台上右击,在其出现的快捷菜单中单击Paste命令即可。(3)将光标指针移动到需要的模块上,按住鼠标左键将模型图表拖到平台上,然后松开鼠标即可。这是最常用的快捷方法。

2. 模块的复制和粘贴

已经放到平台上的模块,如果系统中需要用到几个,可以进行复制。其操作步骤如下。

将光标指针移动到需要的模块上,单击鼠标左键,模块的4角出现4个小黑块,表明该模块被选中,然后右击,在出现的快捷菜单上单击Copy命令,再在需要该模块的地方右击,单击Paste命令即可复制所需要的模块。

采用这种方法也可以复制几个不同的模块或者复制仿真模型中的一部分乃至全部,然后转移到其他地方使用,方法是按下鼠标左键拖拉鼠标,在平台上出现一个虚线方框,包围需要复制的模块,这时被包围的所有模块4角都出现小黑块,即表示这些模块被选中,然后用复制和粘贴命令就可以将其复制到其他地方使用。

3. 模块的移动、放大和缩小

为了使绘制的系统比较美观,需要将各个调用模块放到合适的位置上,或者需要调整模块的大小比例,可以用如下方法得到:(1)移动模块仅需要将光标指针移到该模块上,按住鼠标左键拖动该模块到相应的位置即可。(2)放大或缩小模块只需要在选中该模块后,将光标移到模块4角的小黑块上,这时光标变成双向小箭头,按下鼠标左键按箭头方向拖动,则可调节模块图标外形的大小。

4. 模块的转动

为了模块与模块之间的连线方便,有时需要转动模块的方向,转动模块的方向只需要在选中模块后右击,弹出快捷菜单,使用Format…右拉菜单中的Flip Block、Rotate Block两条命令即可,Flip Block命令使模块水平翻转,Rotate Block命令使模块顺时针作90°旋转。

5. 模块名的修改

在每个模块下方都有一个模块名,模块名可以修改、放大、移动和隐藏。修改模块名时,首先单击该模块名,之后模块名的外侧出现小框,光标在框内闪烁,这时可以和文本文件一样,修改模块名称,模块名称可以是中文或英文。

6. 模块名放大或缩小

在选中所需要放大模块名的模块后右击,在弹出的快捷菜单中单击Font…命令,会弹出如图1-2所示的对话框,对话框中有字体、字形和大小选项,单击相应的选项就可改变模块名的字体和字形及大小。图1-2 模块名字体格式的选择

模块名的位置也可以调整,但只能是在模块的上下、左右之间调整。快捷的方法是在单击模块名时不松手,直接按鼠标将模块名拖动到模块的上下方或左右方即可。如果不需要显示模块名,可以在Format…右拉菜单中单击Hide name命令,这时模块名被隐藏起来,如果需要重新显示模块名,同样选中模块后,在Format…右拉菜单下选择Show name命令,隐藏的模块名会重新显示出来。

7. 模块的参数设置

模型库里模块放到仿真窗口之后,在使用前大多数模块都需要设置模块的参数,将光标箭头移到模块图标上,双击会弹出参数对话框,框中上部是模块功能的简要介绍,下面是模块参数设置栏,在设置栏中可以按要求输入参数。参数设置好后,单击OK按钮关闭对话框,模块参数就设置完毕。模块参数在仿真过程中是不能进行修改的。

8. 模块的删除和恢复

对放在平台上的模块,如果不再需要可以将其删除,操作步骤是选中要删除的模块后,按键盘的Delete键;如果要删除一部分模块,可以在要删除的部分上单击拖拉出一个方框,框内的全部模型和连线被选中,按Delete键这部分模型包括连线就被删除。模型浏览器中的模块是只读的,不能删除。

9. 模块的连接

在使用Simulink/SimPowerSystems仿真时,系统模型由多个模块组成,模块与模块之间需要用信号线连接,连接的方法是将光标箭头指向模块的端口,对准后光标变成“+”字形,这时按下鼠标左键拖动“+”字形到另一个模块的端口后松开鼠标左键,在两个模块的输出和输入端就出现了带箭头的连线,并且箭头实现了信号的流向。

如果要在信号线的中间拉出分支连接另一个模块,可以先将光标移到需要分岔的地方,同时按住Ctrl键和鼠标左键,这时可以看到光标变成“+”字形,按住鼠标左键不松,拖动鼠标就可以拉出一根支线,然后将支线引到另一输入端口松开鼠标即可。

10. 信号线的弯折、移动和删除

如果信号线需要弯折,只需要在拉出信号线时,在需要弯折的地方松开鼠标停顿一下,然后继续按下鼠标左键改变鼠标移动方向就可以画出折线。

如果要移动信号的位置,首先选中要移动的线条,将光标指向该线条后单击,线条上出现小黑块则表明该线条被选中,然后再将光标指向线条上需要移动的那一段拖动鼠标即可。

11. 信号线的标签设置

在信号线附近双击即可在该信号线的附近出现一个矩形框,在矩形框内的光标处输入该信号线的说明标签。

12. 信号线与模块分离

将鼠标指到要分离的模块上,按住Shift键不放,再用鼠标把模块拖到别处,即可以把模块与连接线分离。

若要删除已画好的信号线,只要选中该信号线后,按Delete键即可。

下面简要介绍仿真步骤的一般方法。

在Simulink环境下,仿真的一般过程是首先打开一个空白的编辑窗口,然后将需要的模块从模块库中复制到编辑窗口中并连接起来,按照需要设置各模块的参数,确定好仿真参数后就可以对整个模型进行仿真了。下面以简单的阻感性负载为例,说明仿真步骤。(1)按照如前所述方法,建立仿真平台。(2)在模型库中找到Series RLC Branch、AC Voltage Source、Scope等模块,拖动到仿真平台中进行如图1-3所示的连接。图1-3 阻感性负载仿真模型(3)模块参数设置。单击Series RLC Branch、AC Voltage Source模块,打开模块对话框,进行如图1-4、图1-5所示的参数设置。图1-4 阻感性负载参数设置图1-5 电压源参数设置(4)仿真参数设置。用鼠标选择主菜单中的Simulation选项,出现下拉菜单,如图1-6所示,选择Simulation Parameters选项,打开仿真参数设置窗口,如图1-7所示。该对话框中有多个选项卡,其内容为Solver(解算器)、Workspace I/O(MATLAB命令平台I/O)、Diagnostics(诊断)、Advanced(高级)、Real-Time Workshop(实时平台)等。图1-6 仿真参数设置

如图1-7所示的参数设置表明采用ode23tb算法,仿真开始时间为零,结束时间为5s。图1-7 仿真参数设置窗口(5)单击工具栏上的按钮,开始进行仿真,仿真结束后,打开示波器,经调整得到局部放大的如图1-8所示的曲线。图1-8 仿真结果1.4 测量模块及显示和记录模块的使用

由于在MATLAB 6.5.1中,模块端口标志分成两大类,一类是小方块;另一类是三角形,这表明信号性质是不同的。可以简单地认为端口为小方块的用于主电路,而端口为三角形的用于控制电路。这两类端口信号无法用信号线直接连接而可以通过测量模块进行连接。在仿真过程中常用的测量模块有电压测量模块(路径为SimPower Systems/Measurements/Voltage Measurement)、电流测量模块(路径为SimPower Systems/Measurements/Current Measurement)、多路测量仪(路径为SimPower Systems/Measurements/Multimeter)。下面通过实例来说明常用模块的使用方法。

1. 多路测量仪的使用

对于如图1-3所示的仿真模型,需要测量电路的电流和电压,可以采用多路测量仪。首先选择需要测量的物理量,以上面的仿真为例,需要测量RL回路的电压和电流,在仿真平台上加入多路测量仪后,可以进行如图1-9所示的连接。双击Series RLC Branch图标选项进行参数设置,如图1-10所示。在Measurements下拉列表框中选择Branch voltage and current选项,然后单击OK按钮关闭对话框。图1-9 采用多路测量仪时阻感性图1-10 阻感性负载参数测量设负载仿真模型置

双击多路测量仪,可以看到如图1-11(a)所示的对话框,在左边的列表框中有Ub Series RLC Branch和Ib Series RLC Branch两个物理量,表明多路测量仪可以测量的量有Series RLC Branch的电压和电流。用鼠标单击需要测量的物理量,使其变蓝色,表明选中该量,再单击两框中间的〉〉按钮,此量就移到右边的列表框中,用同样的方法把下一个测量的量移到右边的列表框中,如图1-11(b)所示。图1-11 多路测量仪对话框

从图1-11可以看到,多路测量仪输出多路信号,从上到下依次为电压、电流信号,如果想改变输出信号顺序,单击右边需要改变的测量量,使其变成蓝色,再单击Up或Down按钮,多路输出信号上下位置发生改变,其输出信号就与其对应。如果不再需要输出某一路信号,选中该信号后,单击Remove按钮即可。如果多路测量仪里只有一个测量的信号,把多路测量仪输出端直接连接到示波器即可;如果多路测量仪里有多个测量信号,则可以采用Demux模块,把多个信号分解输出到示波器中就可以分别观测到每路信号。

2. 示波器的使用

Simulink中有各种仪器仪表模块来显示和记录仿真的结果,在仿真的模型图中必须有一个这样的模块,否则在启动仿真时会提示模型不完整。在这些仪器中,示波器是最经常使用的,示波器不仅可以显示波形且可以同时保存波形数据。下面主要介绍示波器模块的使用。

图1-12 示波器画面

双击示波器模块图标,即可弹出示波器的窗口画面,如图1-12所示,单击工具栏中的按钮可以使用相应的功能。(1)示波器参数

单击示波器参数按钮可以弹出示波器参数对话框,如图1-13所示。在General选项卡中设置参数,Number of axes项用于设定示波器的Y轴数量,即示波器输入信号端口的个数,其默认值为1,也就是该示波器可以观测一路信号,当将其设为2时,可以观测二路信号,同时示波器图标也自动变为有两个输入端口,依次类推。这样示波器可以同时观测多路信号。图1-13 示波器参数设置对话框

在Data history选项卡中有两个选项。第一项是数据点数,预置值是5000,即显示5000个数据,若超过5000个数据,则删掉前面的数据而保留后面的数据。一般可以将其设置为5000000,基本上就可以显示较完整的曲线。(2)图形缩放

在示波器窗口工具栏中有3个放大镜,分别用于图形的区域放大、X轴向和Y轴向的图形放大。区域放大,首先在工具栏中单击“区域放大器”按钮,然后在需要放大的区域用鼠标单击即可。X轴向和Y轴向放大,同样只要在工具栏中单击相应按钮,在需要放大的区域单击,曲线就沿着X轴或Y轴放大。单击次数增加,曲线沿坐标轴放大倍数也随着增加。(3)示波器曲线的编辑

在已经打开的示波器图中,在示波器窗口的图形部分右击,在弹出的快捷菜单中选择Axes properties…项,则可以弹出如图1-14所示的对话框,Y-min、Y-max分别表示Y轴的取值范围。在Title下面的编辑框中显示信号命名,例如在Title下面的编辑框中写入“电流曲线”,则示波器就显示信号名称,如图1-15所示。图1-14 Y轴设定范围及曲线名称图1-15 示波器显示仿真结果的编辑(4)示波器背景及曲线颜色的更改

等scope显示出来图像以后,在MATLAB的命令窗口上运行set(0,'ShowHiddenHandles','On')set(gcf,'menubar','figure')

这时候scope的工具栏的上面多了一行,单击insert-axes,鼠标会变成十字形状,然后在图像的任意一处双击左键,出现如图1-16所示Property Editor对话框。图1-16 示波器编辑对话框

图1-17 修饰后的示波器波形

Edit Properties for后面的文本框有对坐标轴和示波器曲线的设置,以图1-16为例,由于按了“X”按钮,表明是对X轴进行设置,Label是对X轴名称的设置,Color是对X轴坐标线颜色的设置,现把Color后面的文本框选择为Black,表明X轴坐标线的颜色是黑色,用同样的方法可以对Y轴进行设置。按“Style”按钮,则可对示波器背景颜色进行设置,Title是显示曲线的名称,Background后面的文本框是对背景颜色的设置,其默认值是黑色,选择White,则把背景颜色改为白色。在Edit Properties for后面的文本框的下拉菜单中选择line,则是对曲线的设置,Line width是设置曲线的宽度,Line color是设置曲线的颜色,其默认值为黄色,现改为Black(黑色),然后单击OK和Apply按钮,得到如图1-17所示的示波器界面。

3. OUT1模块的使用

OUT1模块路径为Simulink/sinks/out1,当使用OUT1模块观测仿真输出结果时,首先选中仿真参数设置中的Save to work space/Output复选框,把所需要显示的信号接到OUT1上,仿真结束后,在MATLAB命令窗口输入绘图命令plot(tout,yout),即可得到未经编辑的Figure No. 1输出曲线,如图1-18所示。对Figure No. 1图形可用下列方法进行编辑。图1-18 未经编辑的OUT输出曲线

单击Figure No. 1的菜单Edit后,可得到图1-19所示的Edit下拉菜单,再单击Axes Properties…命令可得图1-20所示的窗口,前3个选项卡X、Y、Z中Label、Color、Location是对三相坐标进行设置,包括坐标轴的名称、颜色和位置,选择Grid可给Figure No. 1曲线打格线,Style选项卡中的编辑框Title菜单可编辑Figure No. 1输出曲线图形标签。选择Figure No. 1图形菜单后,在其Edit下拉菜单中单击Copy Figure命令,可复制Figure No. 1输出曲线,最终可得到经过编辑后的Figure No. 1输出图形,如图1-21所示。图1-19 Figure No. 1的Edit下拉图1-20 Axes Properties…对话框菜单图1-21 编辑后的Figure No. 1输出图形1.5 建立子系统和系统模型的封装

1. 建立子系统

在Simulink的仿真中,一个复杂系统的模型由许多基本模块组成,可以采用建立子系统技术将其集中在一起,形成新的功能模块,经过封装后的子系统可以有特定的图标与参数设置对话框,成为一个独立的功能模块。事实上,在Simulink的模块库里有许多标准模块本身就是由多个更基本的标准功能模块封装而成的。下面就举例说明子系统的建立与系统模型的封装。

图1-22 带限幅PI调节器模块及其封装后的子系统

把Gain和Saturation两个模块用信号线连接起来,用鼠标左键拖拉出一个虚线框,将需要打包的模块都包含在虚线框内,松开鼠标,这时虚线框内的模块和信号线都被选中,如图1-22(a)所示。然后在Edit菜单中选择Create Subsystems(创建子系统)命令,选择后就变成如图1-22(b)所示的形式,这时图中虚线框内模型就已打包成一个子系统模块,模块名为Subsystem。

2. 对子系统封装

用鼠标指向子系统模块,单击鼠标右键弹出一个快捷菜单,单击快捷菜单中的Edit mask命令,出现如图1-23所示的封装编辑器(Mask editor:Subsystem)窗口。图1-23 封装编辑器窗口

封装编辑器的4个选项卡是封装子系统特殊模块的属性,它们是Icon、Parameters、Initialization、Documentation,其主要功能分别如下。(1)Icon为被封装的子系统设置特殊外观。Icon选项卡左边是关于模块外观的选择,分别是Frame、Transparency、Rotation、Units,在这4个名称下面都有一个下拉式列表框来决定外观的选择。Frame用来确定图标边框线条是否显示,Visible为显示边框,Invisible为隐藏边框。Transparency用来确定图标端口port是否显示,Transparent为显示端口,Opaque为隐藏端口。Rotation用来确定图标是否旋转,Fixed为不随着被封装子系统的旋转而旋转,Rotates为旋转。Units用来确定图标的大小,Autoscale为自动标志,当模块大小改变时图标大小也随之改变;Pixel是以像素为单位绘制图形的,当模块大小改变时图标大小不变。Normalized规定图标左下角坐标为(0,0),右上角的坐标为(1,1),要绘制图形的点必须归化到(0,1)之间才能显示出来,其右边Drawing Commands下的空白框中是关于图标外观的设计,可在图标上显示文本、图像、图形或传递函数。对话框下部是关于Drawing Commands的举例,在Commands右边下拉列表中是各种指令,在Syntax右边是对每一种指令的格式举例。(2)Parameters为被封装的子系统进行参数设置。Prompt用于设计输入提示,也即对对应的变量Variable进行说明。单击按钮就会出现空白栏,此空白栏对变量进行设置。继续单击按钮会继续出现新的空白栏,对新的变量进行设置。选中某一栏变量后,底色变蓝,如果想删除这一个变量,单击按钮即可;按钮对此变量进行上下移动。Variable是变量名称。Type是对变量的控制方式,有Edit、Checkbox、Popup这3种选择。(3)Initialization对子系统变量进行初始化。(4)Documentation对封装的子系统进行说明。

图1-24~图1-26是对Gain、Saturation两个模块进行封装的子系统3个选项卡的举例;图1-27是设置后的图标;图1-28是打开封装模块时的参数对话框。

试读结束[说明:试读内容隐藏了图片]

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