1、計算機仿真(fn zhn)及應用B實驗(shyn)指導書電氣(dinq)與電子信息工程學院實驗(shyn)一 S函數實現單擺(dn bi)運動一、實驗(shyn)目的 掌握S函數的定義、功能模塊調用方法、工作原理及應用場合。二、預習及思考1、S函數應用于哪些場合？ 2、S函數的子程序是如何調用的？三、實驗步驟在建立實際的S-函數時，可在該 模板必要的子程序中編寫程序并輸入參數便可。S-函數的模板程序位于toolbox/simulink/blocks目錄下，文件名為sfuntmpl.m，可以自己查看。在運用S-函數進行仿真前，應當自行編制S-函數程序，因此必須知道系統在不同時刻所需要的信息：（1

2、）在系統開始進行仿真時，應先知道系統有多少狀態變量，其中哪些是連續變量，哪些是離散變量，以及這些變量的初始條件等信息。這些信息可通過S-函數中設置flag=0獲取。（2）若系統是嚴格連續的，則在每一步仿真時所需要的信息為：通過flag=1獲得系統狀態導數；通過flag=3獲得系統輸出。（3）若系統是嚴格離散的，則通過flag=2獲得系統下一個離散狀態；通過flag=3獲得系統離散狀態的輸出。單擺示意圖：單擺的狀態方程從MATLAB的toolboxsimulinkblocks子目錄下，復制sfintempl.m，并把它改名為simpendzzy.m，再根據狀態方程對文件進行修改，最后形成文件。構

3、成名為simpendzzy的S-函數模塊從simulink的“user-defined Function ”子庫中復制S-Function框架模塊到空白模型窗，如圖所示。雙擊S-Function框架(kun ji)模塊，彈出下圖所示對話(duhu)窗； 在“S-Function name ”欄中填寫(tinxi)函數名simpendzzy；在“S-Function parameters”欄中填寫函數simpendzzy.m的第4、5、6、個輸入宗量名dampzzy,gngzzy(次序要對)；再點擊【OK】，就得到單擺S-函數模塊，如圖所示。構成觀察單擺事實運動的仿真模型exm1.mdl用信號發

4、生器產生作用力：用示波器觀察擺角；構成如圖所示的仿真模型。 信號(xnho)發生器的參數設置：信號取square波形(b xn)；幅值為1；頻率(pnl)為0.1rad/sec。示波器參數設置：Stop time 設置200。應該保證simpendzzy.m在MATLAB搜索路徑上。在該exm_1.mdl運行前，應先對該模型運行所需的3個參數dampzzy,gravzzy,angzzy進行設置。可鍵入下列命令：cleardampzzy=0.8;gravzzy=2.45;angzzy=0;0;在參數設定后，啟動仿真，就可得到單擺事實角運動曲線。引進單擺擺動模塊，生成exm-2.mdl。把exm-

5、1.mdl。另存為exm-2.mdl。打開toolboxsimulinksimdemossimdemossimgeneral子目錄下的simppend.mdl模型；把其中“Animation Function”、“Pivot point for pendulum ”以及“x&theta”模塊復制到exm-2.mdl模型窗，進行適當的連接，并對模塊進行中文名稱標識。啟動模型，就可見到單擺擺動畫面了。四、仿真結果實驗(shyn)二晶閘管三相(sn xin)橋式整流器的仿真一、實驗(shyn)目的掌握晶閘管三相橋式整流器構成掌握晶閘管三相橋式整流器的仿真模型二、預習與思考1、三相電源如何設置？2、6

6、脈沖觸發器模塊在哪個庫中？3、整流橋模塊在哪個庫中？三、仿真步驟通用橋臂模塊參數設置Number of bridge arms：橋臂數量，可以選擇1、2、3相橋臂，構成不同形式的整流器。Port configuration：端口形式設置。Snubber resistance Rs(ohms):緩沖電阻Rs。Snubber capacitance Cs(F):緩沖電容Cs。Resistance Ron（ohms）：晶閘管的內電阻Ron，單位為。Inductance Lon（H）：晶閘管的內電感Lon，單位為H，電感不能設置為0。Forward voltage Vf（v）:晶閘管元件的正向管壓降V

7、f，單位為V。Measurements：測量可以選擇5中形式，即無（None），裝置電壓（Device voltages），裝置電流（Device currents），三相線電壓與輸出平均電壓（UAB UBC UCA UDC）或所有電壓電流（All voltages and currents）（2）同步(tngb)脈沖觸發器同步脈沖觸發(chf)器用于觸發三相全控整流橋的6個晶閘管，同步(tngb)6脈沖觸發器可以給出雙脈沖,雙脈沖間隔為60,觸發器輸出的16號脈沖依次送給三相全控整流橋對應編號的6個晶閘管.同步脈沖觸發器包括同步電源和六脈沖觸發器兩個部分alpha_deg：此端子為脈沖觸發角

8、控制信號輸入；AB, BC, CA：三相電源的三相線電壓輸入即Vab, Vbc, and VBlock：觸發器控制端，輸入為“0”時開放觸發器，輸入大于零時封鎖觸發器；Pulses：6脈沖輸出信號。alpha_deg為30度時雙6脈沖同步觸發器的輸入輸出信號6脈沖同步觸發器參數設置Frequency of synchronization voltages(Hz)：同步電壓頻率（赫茲）；Pulse width(degrees) ：觸發脈沖寬度（角度）；Double pulsing：雙脈沖觸發選擇。三相線電壓具體實現是通過Voltage Measurement（電壓測量）模塊，電壓測量模塊可以將電

9、路中兩個節點的電壓值，并提供其他電路或者用于輸出仿真算法選擇ode23tb算法,仿真時間為00.05 秒，其他參數為默認值。四、仿真原理圖五、仿真(fn zhn)結果1、電阻(dinz)負載仿真結果（R=1，=0o, =30o, =60o, =90o）；2、電阻電感(din n)負載仿真結果（R=1，L=0.001H，=0o, =30o, =60o, =90o）；實驗(shyn)三 晶閘管單相(dn xin)交流調壓器的仿真一、實驗(shyn)目的1、加深理解單相交流調壓電路的工作原理。2、加深理解單相交流調壓電路帶電感性負載對脈沖及移相范圍的要求。3、掌握單相交流調壓電路matlab的仿真方

10、法，會設置各模塊的參數。二、預習與思考1、移相控制角如何設置？2、電阻負載和電感負載的輸出電壓波形為什么不同？三、實驗步驟1.電阻性負載的交流調壓器2.電阻電感性負載的交流調壓器主要(zhyo)模塊參數設置：交流(jioli)峰值電壓為100V、初相位(xingwi)為0、頻率為50HZ；晶閘管參數進行設置：Ron=0.001；Lon=0H；Vf=0；Rs=20；Cs=4e-6F；負載RLC分支，電阻性負載時，R=2，L=0H，C =inf；脈沖發生器：Pulse 和Pulse1模塊中的脈沖周期為0.02s,脈沖寬度設置為脈寬的確10%，脈沖高度為12，脈沖移相角通過“相位角延遲”對話框進行設

11、置。 仿真算法選擇為ode23tb算法，仿真時間設置為0-0.03s，開始仿真。給出移相控制角等于60和120時帶電阻負載和電感負載時，負載上的電流、電壓波形以及觸發脈沖波形。 四、仿真結果電阻性負載控制角為60 電阻性負載控制角為120電阻性負載控制角為120電阻(dinz)電感性負載(fzi)控制角為60 電阻(dinz)電感性負載控制角為120.實驗四 直流單閉環調速系統仿真一、實驗目的1、了解單閉環直流調速系統的原理、組成及各主要單元部件的原理。2、掌握晶閘管直流調速系統的一般調試過程。二、預習及思考1、預習電力電子相控整流2、圖中采用了途徑調節方式？三、實驗步驟1、單閉環直流調速系統

12、的原理框圖2、系統的建模和模型(mxng)參數的設置限幅器的上、下限值為130，0，平波電搞器的電感(din n)值為5e-3H.電機參數為：Ra=0.6, La=0.012H, Rf=240, Lf=120H, Laf=1.8H, J=1kg.m2, initial speed=1rad/s. 勵磁(l c)電壓220V。四、仿真結果及分析實驗(shyn)五直流雙閉環調速系統(xtng)仿真一、實驗(shyn)目的、掌握直流雙閉環控制系統原理、掌握直流雙閉環控制系統工程設計、掌握直流雙閉環控制系統仿真二、預習與思考1、電流調節器、速度調節器可以使用什么模塊實現？2、給定信號使用什么模塊實現？

13、三、實驗原理控制系統啟動時，加入給定電壓，“速度調節器器”和“電流調節器”以飽和限幅值輸出，使電動機以限定的最大啟動電流加速啟動，直到電動機轉速達到給定轉速，并在出現超調后，“速度調節器器”和“電流調節器”退出飽和，最后穩定在略低于給定值下運行。四、仿真原理圖五、仿真(fn zhn)結果1、給出轉速(zhun s)、電流、轉矩的仿真波形2、給出三相電源(dinyun)和脈沖的波形實驗六基于轉速負反饋控制異步電機調速系統的仿真一、實驗目的、掌握異步電機工作原理、掌握異步電機控制系統工程設計、掌握異步電機調速控制系統仿真二、預習與思考1、原理圖中PID調節器用哪些模塊實現的？給出PID調節器的仿真

14、圖。2、給出原理圖中產生脈沖的模塊內部結構。三、仿真步驟系統主要包括速度閉環，脈沖觸發器、三相調壓器，被控交流異步電動機等組成。三相調壓器由三對并聯的晶閘管元件組成，采用相位控制方式，利用三相交流電源自然環流實現關斷。觸發(chf)脈沖的順序為V1V2V3V4V5V6，其中(qzhng)V1V3V5之間和V4V6V2之間互差120度，V1V4之間、V3V6之間、V5V2之間互差180度。異步電機調壓調速系統(xtng)仿真模型其中主要參數設置：轉速調節器Kp為40，Ki為200；反饋參數K選擇為：20；限幅器限幅值：150-30；仿真參數設置：仿真算法選擇為ode23tb，仿真時間05秒，其他

15、為默認值。四、實驗原理五、仿真結果1、給出轉速、電流、轉矩的仿真波形2、給出三相電源和脈沖的波形實驗七矢量控制變頻調速仿真一、實驗目的、掌握交流異步矢量控制變頻調速系統原理、掌握交流異步矢量控制變頻調速系統仿真二、預習與思考1、原理圖中封裝模塊的外觀是如何實現的？2、數據類型轉換模塊在哪個庫中？三、仿真步驟、Calculation子模塊(m kui)、DQABC子模塊(m kui)、Teat Calculation子模塊(m kui)、-子模塊、Calculation子模塊、Current Regulator 子模塊(m kui)、ASR子模塊(m kui)異步電機參數(cnsh)：線電壓38

16、0；額定頻率5；;定子內阻0.087;定子漏感0.8；轉子內阻0.228；轉子漏感0.8；定、轉子漏感34.7；極對數為4。為逆變器直流電源Vdc設為780V。仿真方法選擇為ode23tb。仿真時間設為03秒四、仿真原理五、仿真(fn zhn)結果1、給出轉速、電流(dinli)、轉矩的仿真波形2、給出三相電源(dinyun)和脈沖的波形實驗八電力系統仿真一、實驗目的、掌握電力系統(din l x tn)的數學模型(mxng)、掌握(zhngw)電力系統庫元件的使用、掌握電力系統時域分析法二、預習與思考、原理圖中發電機模塊在哪個庫中？、重合閘是如何實現的？三、仿真步驟、啟動和退出電力系統元件庫 啟動電力系統元件庫的方法，利用指令窗口（Command Windows）啟動：在指令窗口中鍵入powerlib單擊回車，則MATLAB軟件中彈出電力系統元件對話框（powerlib）。、電力系統時域分析工具MATLAB軟件提供了一個對電力系統和電路進行分析的用戶界面工具（powergui）。 3、電力系統相量圖分析方法MATLAB軟件中的電力系統元件庫中提供了三相序分量分析（3-Phase Sequence Analyzer）元件，利用該元件可以對電氣量的幅值和相角的變化進行分析，電力系統分析工具里提供了這種相量圖分析的方