Моделирование электрических систем и систем управления в современных пакетах MATLAB

Николай Валентинович Бильфельд
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Березниковский филиал, г. Березники

Юлия Игоревна Володина
Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Березниковский филиал, г. Березники


Аннотация


Введение. Пакеты Simulink и SimPowerSystem большинством исследователей используются отдельно из-за проблем с взаимной передачей данных между функциональными блоками. В частности, вопросы, касающиеся имитационного моделирования и построения динамических моделей различных систем, решаются с помощью пакета Simulink, а моделирование электроэнергетических, электросиловых систем и систем электропривода – c помощью SimPowerSystem. Цель работы: разработать способы их совместного применение как в учебном процессе, так и на производстве для проектирования узлов и исследования поведения отдельных участков электрических цепей с целью их дальнейшего усовершенствования, выявления причин наиболее часто встречающихся неисправностей, определения возможности замены одних узлов на другие и т. д. Материалы и методы. На практике исследования электрических и электронных схем проводятся аналитическими расчетами, на которые затрачивается значительно больше времени, чем на имитационное моделирование. Показана невозможность непосредственной коммутации сигналов пакетов Simulink и SimPowerSystem в среде MATLAB. На конкретных примерах показано, как можно совместно использовать данные пакеты, выходные сигналы, полученные в одном пакете, использовать в качестве входных сигналов в другом пакете и наоборот. Процесс объединения двух схем, смоделированных в различных пакетах, поэтапно описан на следующих примерах: передача значений из Simulink-модели в MATLAB, передача значений из MATLAB в Simulink-модель, передача значений из Simulink в SimPowerSystem. Результаты. Примеры даны в доступной, понятной форме, с соответствующими схемами, графиками, алгоритмом действий, кодом, ожидаемыми результатами, чтобы читатель мог понять их принцип и при необходимости повторить. Описаны возможные проблемы при выполнении примеров и их возможные решения. Заключение. Совместное использование блоков Simulink и SimPowerSystem позволяет моделировать и очень сложные динамические системы, повышая при этом их функциональность и наглядность, особенно при моделировании электротехнических систем.


Ключевые слова


моделирование; MATLAB; Simulink; SimPowerSystem; система управления; электрическая схема

Полный текст:

PDF

Литература


Бильфельд, Н.В. Управление Simulink-моделями из программ верхнего уровня / Н.В. Бильфельд // Новый университет. Серия: Технические науки. – 2013. – № 3. – С. 3–7.

Затонский, А.В. Программные средства глобальной оптимизации систем автоматического регулирования / А.В. Затонский. – М.: ИЦ РИОР, 2013. – 136 с.

Бычков, Ю.А. Основы теории электрических цепей / Ю.А. Бычков, В.М. Золотницкий, Э.П. Чернышев. – СПб.: Лань, 2002. – 464 с.

Фриск, В.В. Основы теории цепей / В.В. Фриск. – М.: Солон-Пресс, 2004. – 160 с.

Затонский, А.В. Моделирование объектов управления в MatLab / А.В. Затонский, Л.Г. Тугашова. – СПб.: Лань, 2019. – 144 с.

Ануфриев, И.Е. Самоучитель MATLAB 5.3/6.х / И.Е. Ануфриев. – СПб.: БХВ-Петербург, 2002. – 710 с.

Затонский, А.В. Моделирование статического режима процесса ректификации с идентификацией состава и свойств нефти / А.В. Затонский, Л.Г. Тугашова // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. – 2015. – № 6. – С. 109–116. DOI: 10.31660/0445-0108-2015-6-109-116

Бильфельд, Н.В. Многокритериальное исследование систем управления / Н.В. Бильфельд. – Пермь: ПНИПУ, 2015. – 436 с.

Черных, И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB SimPowerSystems и Simulink / И.В. Черных. – М.: ДМК Пресс, 2008. – 288 с.

Кирин, Ю.П. Построение моделей динамики сложных технологических объектов в позиционных системах управления / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, В.Ф. Беккер // Вестник Магнитогорского государственного технического университета им. Г.И. Носова. – 2009. – № 3 (27). – С. 25–28.

Бильфельд, Н.В. Переходные процессы в цепях постоянного тока / Н.В. Бильфельд. – Пермь: ПНИПУ, 2010. – 53 с.

Качественный анализ динамики позиционного регулирования температуры процесса восстановления титана / Ю.П. Кирин, А.В. Затонский, В.Ф. Беккер, Н.В. Бильфельд // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика. – 2008. – № 10. – С. 54–56.

Бильфельд, Н.В. Особенности получения массивов частотных характеристик в MATLAB / Н.В. Бильфельд // Новый университет. Серия: Технические науки. – 2014. – № 3–4 (25–26). – С. 17–22. DOI: 10.15350/2221-9552.2014.3-4.00023

Бильфельд, Н.В. Моделирование цепей постоянного и переменного тока в SimPowerSystems и Simulink / Н.В. Бильфельд. – Пермь: ПНИПУ, 2010. – 50 с.

Бильфельд, Н.В. Программа исследования динамики систем управления / Н.В. Бильфельд // Программные продукты и системы. – 2010. – № 3 (91). – С. 118–120.




DOI: http://dx.doi.org/10.14529/ctcr200103

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.