第7章Matlab在系统仿真中的应用(2)

图7-4 仿真连接图

图7-5 波形图

在SIMULINK中设置了若干很精巧的显示程序，比较全面的SIMULINK的各种基本功能，同时深入地了解演示的具体环节也是掌握SIMULINK的好方法。

7.2.2 电力系统模块集（Power System Blockset）

MATLAB6.1/SIMULINK4.1中包含有电力系统仿真模块集(Power System Blockset)，它的功能非常强大，含有电路、电力电子系统、电机系统、电力传输等电工科学中常用的基本元件和系统的仿真模型。在MATLAB命令窗口键入powerlib，可以打开POWERLIB窗口，它包含了Electrical Sources（电源）、Elements（元件）、Power Electronics（电力电子）、Machines（电机）、Connectors（连接件）、Measurements（测量）等模块。

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图7-6电力系统模块集

双击任一图标将打开下一级子模块集。例如双击Electrical Sources图标将打开电源子模块集，其中包括直流电压源、交流电压源、交流电流源、受控电流源和受控电压源等子模块；双击Measurements图标，弹出的窗口中有各种检测端口，如电压表、电流表、万用表和阻抗表等子模块。

图7-7 电力系统模块集中的子模块

该模块集在SIMULINK环境下应用，只要选择所需元件，通过简单的鼠标拖放、连线和双击元件设定元件参数等操作，就可以组成仿真框图。它实际上是提供了一种类似电路建模的方式进行模型绘制，在仿真前将自动变化成状态系统方程描述的系统形式,然后才能在SIMULINK下进行仿真分析。

7.2.3 电路的仿真

【例7-3】如图7-8所示的电路中,需要求电阻Ｒ上的电流Ｉ。图7-9为应用

MATLAB6.1/SIMULINK4.1中的电力系统模块集所连接的完整仿真框图,其中的数字显示模块显示了运行结果Ｉ=-1Ａ,这与应用戴维宁定理计算的结果相同。

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图7-8电路图

图7-9电力系统模块集连接的仿真图

【例7-4】如图7-10所示的暂态电路中，Ｕ=20Ｖ，Ｃ=4μＦ，Ｒ1=Ｒ=50ｋΩ，在

ｔ=0ｓ时闭合Ｓ1，在ｔ=0.1ｓ时闭合Ｓ2。设ｕC (0-)=0，求电容上的电压ｕC以及Ｒ上的电压ｕR。

图7-11所示为应用MATLAB/SIMULINK4.1中的电力模块系统所设计的仿真框图。模块Ｖ1测量电容Ｃ两端的电压，模块Ｖ测量电阻Ｒ两端的电压，两模块输出接一个双坐标轴示波器，ｕC=ＶＣ，ｕR=ＶＲ。示波器将ＶＲ、ＶＣ的波形显示出来(如图7-12所示)。通过示波器上的放大按钮，可以将需要的波形放大观察，从示波器显示的ＶＲ波形可以看到它在ｔ=0.1ｓ以前值为0，ｔ=0.1ｓ从12～12.5Ｖ开始衰减，符合理论计算Ｓ2闭合后

-10(ｔ-0.1)

电压ｕR=12.14ｅＶ的结果。而从示波器上观察ＶＣ的波形，可以看到在ｔ=0.1ｓ

-5ｔ

后波形有所变化，这是因为ｔ=0～0.1ｓ时，ｕC=20(1-ｅ)Ｖ；而从ｔ=0.1ｓ开始ｕ

-10ｔ

C=20(1-ｅ)Ｖ。也可以通过设定仿真参数中的变量返回，将可以在MATLAB的工作空间调用仿真的数据，通过编程对之进行所希望作的数据分析以及利用仿真数据画图。

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图7-10暂态电路

图7-11电力模块系统仿真框图

图7-12 VC、VR波形图

习题

1、编程求右图示电路的节点电压V1、V2、V3。

2、用SIMULINK实现左图所示电路并输出电阻RL两端电压。

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