- •Оглавление
- •1. Знакомство с программным продуктом matlab
- •1.1. Основные сведения о системе matlab
- •1.2. Пользовательский интерфейс matlab
- •1.2.1. Командное меню
- •1.2.2. Панель инструментов
- •2. Пакет моделирования динамических систем simulink
- •2.1. Назначение и функции пакета Simulink
- •Наиболее важной кнопкой (для целей данного учебного пособия) является кнопка открытия окна браузера библиотек Simulink (см. Рис.1.4, поз.8).
- •1.2.3. Панель запуска компонентов системы и браузер рабочего пространства
- •1.2.4. Окно истории сессии и браузер текущей директории
- •2.1.1. Командное меню браузера библиотек
- •2.1.2. Панель инструментов браузера библиотек Simulink
- •2.2. Блоки библиотеки Simulink
- •2.2.1. Continuous – раздел непрерывных блоков
- •Discrete – раздел дискретных блоков
- •Function & Tables – раздел блоков функций и таблиц
- •Math – раздел математических блоков
- •Nonlinear – раздел нелинейных блоков
- •Signal & Systems – раздел блоков сигналов и систем
- •Sinks – раздел блоков получателей сигналов
- •Sources – раздел блоков источников сигналов
- •Библиотека Simulink Extras
- •2.2.9.1. Additional Discrete – дополнительные дискретные блоки
- •2.2.9.2. Additional Linear – дополнительные линейные блоки
- •2.2.9.4. Блоки триггеров Flip Flops
- •2.2.9.5. Раздел преобразований Transformations
- •2.3. Создание модели устройства в программе Simulink
- •2.3.1. Создание нового окна модели
- •2.3.2. Панель инструментов
- •2.3.3. Командное меню
- •2.3.4. Размещение блоков в окне модели
- •2.3.5. Выделение блока или группы блоков в окне модели
- •2.3.6. Сохранение модели
- •2.3.7. Установка параметров блоков, входящих в модель
- •2.3.8. Установка параметров моделирования
- •2.3.9. Добавление надписей и текстовых комментариев
- •2.3.10. Соединение блоков между собой
- •2.3.11. Создание отвода линий
- •2.3.12. Удаление соединений
- •2.3.13. Изменение размеров блоков
- •2.3.14. Перемещение блоков и вставка блоков в соединение
- •2.3.15. Печать текущей модели
- •2.3.16. Вставка модели в текстовые редакторы
- •2.3.17. Создание простейшей модели
- •Виды переходных процессов и частотных характеристик типовых динамических звеньев
- •3.1. Переходные характеристики звеньев
- •3.2. Частотные характеристики звеньев
- •3.3. Получение переходных и частотных характеристик
- •3.4. Идеальное усилительное (безынерционное) звено
- •Для изменения коэффициента передачи k усилительного звена необходимо дважды щелкнуть на нем левой кнопкой мыши, появится окно параметров усилительного звена Gain (рис.3.12).
- •3.5. Апериодическое (инерционное) звено
- •3.6. Колебательное звено
- •3.7. Интегрирующее звено
- •3.8. Дифференцирующее звено
- •3.9. Звено с постоянным запаздыванием
- •4. Способы соединения звеньев в структурную схему
- •4.1. Последовательное соединение звеньев
- •4.2. Параллельное соединение звеньев
- •4.3. Звено, охваченное обратной связью
- •5. Решение задач анализа линейных систем автоматического управления
- •Понятие устойчивости и критерии устойчивости систем
- •Критерий устойчивости по корням характеристического уравнения
- •5.1.2. Частотный критерий устойчивости Найквиста
- •Показатели качества переходных процессов
- •Общая методика анализа линейных систем
- •Скорости турбогенератора
- •Скорости турбогенератора
- •Скорости турбогенератора
- •Главные обратные связи, как правило, являются отрицательными. Местные обратные связи могут иметь любой знак.
- •6.2. Получение передаточных функций регуляторов в пакете Simulink
- •6.3. Общая методика синтеза линейных систем автоматического управления
- •Приложение для синтеза корректирующих звеньев siso Design Tool
- •После запуска siso Design Tool следует сначала определить, как выглядит модель, для которой составляется корректирующее звено. Она представлена на панели структуры системы (рис.6.12).
- •6.4.1. Командное меню
- •Диалоговое окно для импорта моделей (рис.6.13) содержит три поля:
- •6.4.2. Панель инструментов
- •6.4.3. Работа с приложением siso Design Tool
- •6.4.4. Синтез по управляющему воздействию
- •Системы
- •6.4.5. Синтез по возмущающему воздействию
- •7. Анализ простейших структур при случайных возмущающих воздействиях
- •Понятие случайной величины и случайного процесса. Законы распределения случайных величин
- •7.2. Прохождение случайного сигнала через линейную систему
- •Сигнала на входе в сарч
- •Сигнала на выходе из сарч
- •8. Нелинейные блоки пакета Simulink
- •8.1. Блок ограничения Saturation
- •8.2. Блок с зоной нечувствительности Dead Zone
- •8.3. Релейный блок Relay
- •8.4. Блок с ограничением скорости Rate Limiter
- •8.5. Блок следящего квантования Quantizer
- •8.6. Блок фрикционных эффектов Coulombic and Viscous Friction
- •8.7. Блок люфта Backlash
- •8.8. Блоки-переключатели Switch
- •9. Пакет nonlinear control design (ncd) blockset
- •9.1. Основные правила работы с ncd
- •9.2. Оптимизация коэффициента передачи и-регулятора
- •9.3. Меню окна блока ncd Output
- •9.4. Особенности решаемых задач
- •10. Моделирование электротехнических систем
- •10.1. Состав библиотеки Pоwer System Blockset
- •10.1.1. Состав библиотеки Electrical Sources
- •10.1.2. Соединительные элементы Connectors
- •10.1.3. Библиотека компонентов Elements
- •10.1.4. Состав библиотеки Power Electronics
- •Блоки измерений Measurements
- •10.1.6. Библиотека электрических машин Machines
- •10.1.7. Расширенная библиотека Powerlib Extras
- •10.2. Пример расчета электрических цепей постоянного тока
- •10.3. Пример расчета однофазных электрических цепей синусоидального тока
- •10.4. Пример моделирования асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором
- •Библиографический список
- •Учебное пособие
- •644099, Омск, ул. П.Некрасова, 10
- •6 44099, Омск, ул. П.Некрасова, 10
1. Знакомство с программным продуктом matlab
1.1. Основные сведения о системе matlab
Использование персональных компьютеров в учебном процессе позволяет облегчить труд преподавателя и дать практические навыки в решении тех или иных задач, возникающих в процессе обучения. Для этих целей используется целый набор интегрированных программных систем и пакетов программ, охватывающих практически весь спектр решаемых задач. В частности, средства для автоматизации математических расчетов: Reduce, Derive, TK Solver, Mathcad, Mathematica, Maple V, MATLAB и многие другие.
Система автоматизации математических расчетов MATLAB является одной из старейших и мощнейших в этой области. Название системы произошло от сокращения – МАТричная ЛАБоратория (MATrix LABoratory), но эта ориентация программы практически не ощущается теми пользователями, которые не интересуются непосредственно матричными вычислениями, вследствие проработанности и продуманности синтаксиса языка программирования системы.
Система MATLAB была разработана фирмой Math Works, Inc. как язык программирования высокого уровня для математических, инженерных, научных и технических вычислений. В процессе развития система “обрастала” различными дополнениями в виде пакетов расширения, с увеличением количества которых росли и возможности системы. Но также несколько увеличилась сложность ее освоения на первых этапах, что несколько компенсируется развитой системой помощи (на английском языке).
Как и всякая компьютерная программа, система MATLAB обладает как достоинствами, так и недостатками. Достоинства системы очевидны и частично описаны выше, лишь необходимо отметить легкость написания программ в данной системе и открытость ее архитектуры, что позволяет легко изменять систему “под себя” и создавать новые пакеты расширений. К недостаткам системы можно отнести: линейную запись выражений и формул, что по сравнению, например, с системой Mathcad выглядит несколько неудобочитаемым; некоторую громоздкость системы, что создает сложности в ее изучении на первых этапах.
В данный момент существует довольно большое количество литературы, посвященной системе MATLAB и ее приложениям, но даже вся эта литература не может охватить все возможности и способности этого программного продукта. В частности, недостаточно освещен вопрос о применении системы MATLAB (а точнее, пакета расширения Simulink) для решения задач анализа и синтеза систем автоматического управления (САУ). Поскольку данное учебное пособие посвящено исключительно этому вопросу, в нем будет использоваться только пакет расширения Simulink и работа непосредственно с системой MATLAB описываться не будет. Но так как пакет расширения Simulink не может функционировать без системы MATLAB, в следующем подразделе даны краткие рекомендации по пользованию системой MATLAB.
Также необходимо отметить, что данное учебное пособие ориентировано на использование версии MATLAB 6.0 Release 12 и версии Simulink 4.0 (далее в тексте - без номера версии).
Вопросы установки системы MATLAB также опускаются.
Предполагается, что MATLAB используется в операционной системе Windows 95 OSR2, Windows 98 или Windows 98 OSR2. Запуск системы MATLAB 6.0 производится из главного меню операционной системы либо двойным щелчком левой кнопки мыши на иконке MATLAB на рабочем столе.
После запуска появляется основное окно системы MATLAB. Это обычное окно приложений Windows, его можно перемещать, изменять его размер, открывать на весь экран и т. д.