Лабораторная работа №1

Моделирование электротехнических устройств средствами программного комплекса MATLAB. Библиотека блоков Sym Power Systems. Модель линии электропередачи

Цель работы: получение навыков выполнения моделирования в программном комплексе MATLAB.

Выполнить индивидуальное задание средствами пакета MATLAB.

Пример задания для выполнения лабораторной работы

Открыть модель линии электропередачи в библиотеке примеров Sim Power Systems (Start → Simulink → Sim Power Systems→ Demos). Для модели запустить моделирование, получить графики переходных и установившихся процессов в линии.

Лабораторная работа №2

Моделирование электротехнических устройств средствами программного пакета MATLAB. Библиотека блоков Sym Power Systems. Модель силового трансформатора

Цель работы: получение навыков выполнения моделирования в программном комплексе MATLAB.

Выполнить индивидуальное задание средствами пакета MATLAB.

Пример задания для выполнения лабораторной работы

Открыть модель силового трансформатора в библиотеке примеров Sim Power Systems (Start → Simulink → Sim Power Systems→ Demos). Для модели запустить моделирование, получить графики переходных и установившихся процессов в силовом трансформаторе.

Контрольные вопросы для самостоятельного изучения

1. Для чего предназначена система MATLAB?

2. Назначение Simulink.

3. Правила построения моделей вSimulink.

4. Структура иерархической библиотеки Simulink.

Лабораторная работа №3

Моделирование электротехнических устройств средствами программного пакета MATLAB. Приложение SIMULINK MATLAB. Запуск стандартных моделей, получение графических зависимостей устройств силовой автоматики

Цель работы: получение навыков моделирования устройств силовой автоматики в программном комплексе MATLAB.

Выполнить индивидуальное задание средствами пакета MATLAB.

Пример задания для выполнения лабораторной работы

Модель системы связи с заданными типами модуляции и помех

Создать и провести моделирование системы, в которой сигнал от источника поступает на модулятор. Выходной сигнал модулятора передаётся в канал связи, где на него накладывается аддитивный шум. Выход канала связи поступает на демодулятор, восстанавливающий модулирующий сигнал. Регистратор с пятью входами позволяет наблюдать сигналы в разных точках системы.

Для разных версий программы внешний вид и взаимное размещение приложений могут несколько отличаться.

Порядок выполнения работы

- Для создания модели выполнить действие: File → New → Model. Это приводит к запуску программы Simulink, которая создаёт пустое окно модели.

- Откройте браузер библиотеки компонент Library Brouser. Окно браузера содержит две панели: слева иерархическое дерево библиотеки, справа – содержимое выбранной в левой панели папки с блоками. Модель формируется визуальным образом.

- Для формирования модели скопируйте из браузера в окно модели нужные блоки и разместите их в нужном порядке относительно друг друга. Соедините блоки коннекторами. Для этого протаскивайте мышью одну соединяемую точку к другой.

- Установите для каждого блока свойства. Для этого щёлкните два раза мышью на блоке, что приведёт к появлению окна со свойствами блока. Установите нужные свойства в полях окна.

Задание:создать модель аналоговой системы передачи с амплитудной модуляцией по каналу связи с гауссовым шумом.

Выполнение

1. Создать на экране дисплея пустое окно модели и вызвать браузер библиотеки блоков.

2. Открыть в браузере папку с блоками источников, используя кнопку подбиблиотеки Sourсes. Из подбиблиотеки Sourсes левой кнопкой мыши перетащить в окно модели блок Sine Wave (генератор синусоиды) и отпустить в удобном месте.

3. Двойным щелчком по блоку Sine Wave в модели вызвать окно со свойствами блока, в его полях выбрать параметры. В данном случае установить амплитуду и частоту. Фазу и время начала отсчёта можно не менять.

4. Выбрать в браузере папку Communications Blockset (Коммуникационные блоки), в этой папке открыть папку Modulation (Модуляция), а в ней – папку Analog Passband Modulation (аналоговая полосовая модуояция). Из подбиблиотеки Analog Passband Modulation левой кнопкой мыши перетащить в окно модели блок DSB AM Modulator Passband (Модулятор двухполосной АМ с полосовым фильтром) и там отпустить в удобном месте.

5. Аналогично скопировать в окно модели блок DSB AM Demodelator (Демодулятор двухполосной АМ с полосовым фильтром).

6. Двойным щелчком по блоку Saturation в модели вызвать окно со свойствами блока. В нём установить верхний и нижний пределы ограничения.

7. Выбрать в браузере папку Communications Blockset, в ней открыть папку Comm Sources (Коммуникационные источники).

8. Из подбиблиотеки Comm Sources левой кнопкой мыши перетащить в окно модели блок Gaussion Noise Generator (генератор гауссового шума) и там отпустить в удобном месте.

9. Выбрать в браузере папку Similink. В ней открыть папку Functions&Tables (Функции и таблицы). Из подбиблиотеки Functions&Tables левой кнопкой мыши перетащить в окно модели блок Fcn (Функция) и там отпустить в удобном месте. Этот блок введёт функцию преобразования u(1) векторного выхода блока Gaussion Noise Generator в скаляр. Для задания функции вызовите окно свойств блока двойным щелчком по нему и введите u(1) в поле функции.

10. В папке браузера Sumulink открыть папку Math (Математика).

11. Из подбиблиотеки Math левой кнопкой мыши перетащить в окно модели блок Gain (Усиление) и там отпустить в удобном месте. Этот блок будет использован для задания уровня шума в канале связи.

12. Из подбиблиотеки Math левой кнопой мыши перетащить в окно модели блок Sum (Сумматор) и там отпустить в удобном месте. Этот блок будет использован для сложения сигналов в канале связи.

13. В папке браузера Sumulink открыть папку Sinks (Регистраторы), из неё левой кнопкой мыши вытащить в окно модели блок Scope и там отпустить в удобном месте.

14. Двойным щелчком по блоку Scope в модели вызвать его демонстрационное окно. Разместить это окно на экране в удобном месте, перемещая его за заголовок левой кнопкой мыши.

15. Кнопкой Properties (Свойства) окна Scope вызвать окно свойств, в котором установить число осей 5 – для модулирующего сигнала, модулированного сигнала, сигнала шума, сигнала на выходе канала связи, выходного сигнала демодулятора.

16. Левой кнопкой мыши соединить блоки. Начать с помеченного блока и отпустить курсор на помеченном входе другого. Входы регистратора соединять с узлами модели, в которых действуют сигналы, указанные выше, и в том же порядке. Результат – модель устройства и пустое окно регистратора (см. рис.1).

Рисунок 1 – Внешний вид модели устройства в окне программы

17. Включить симулирование (моделирование) командой Simulation→Start или кнопкой на панели инструментов модели. В окне Scope отобразятся графики сигналов.

18. Осуществить моделирование для двух случаев:

- помех нет. Для этого установить усиление блока Gain равным нулю.

- помеха есть. Для этого установить усиление блока Gain не равное нулю. Регулируя это значение, можно проследить за поведением системы в разных условиях.

Контрольные вопросы для самостоятельного изучения

1. Блоки из папки Sources библиотеки Simulink.

2. Блоки из папки Sinks библиотеки Simulink.

3. Блоки из Communication Blocksetдля обработки сигналов и генерации помех.

Лабораторная работа №4

Моделирование электротехнических устройств средствами программного пакета MATLAB. Приложение SIMULINK MATLAB.

Моделирование электроэнергетических объектов и систем с заданными параметрами

Цель работы: ознакомление с возможностями создания моделей электротехнических устройств средствами программного пакета MATLAB.

При выполнении работы используются стандартные модели пакета Simulink. Последовательность доступа к моделям: Start → Simulink → Sim Power Systems → Demos. Для разных версий программы внешний вид и взаимное размещение приложений могут несколько отличаться.

Задание 1.

Провести моделирование процесса работы тиристорного преобразователя (Thyristor Converter) без изменения параметров модели. Получить графики, характеризующие работу устройства.

Задание 2.

Провести моделирование процесса пуска асинхронного электродвигателя (Asinchronous machine) со следующими параметрами (изменять только данные, указанные в задании):

-мощность (Power) 100 кВт;

-напряжение (Voltage) 220 В;

-частота питающего напряжения (Frequency) 50 Гц;

-сопротивление обмотки статора (Stator) 0,401 Ом;

-сопротивление обмотки ротора (Rotor) 0,798 Ом.

Получить графики: напряжения V_ab; токов ротора и статора i_r, i_s; изменения частоты вращения N; изменения момента на валу T_e.

По усмотрению преподавателя могут быть заданы дополнительные задания по выполняемой лабораторной работе.