Основные подходы к проектированию нелинейных электротехнических устройств в МАТЛАБ
Моделирование нелинейных электротехнических устройств. Пример проведения численных экспериментов с построенными моделями. Модель нелинейного резистора с фильтром. Вольт-амперная характеристика резистора. Построение безинерционного замкнутого контура.
| Рубрика | Программирование, компьютеры и кибернетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 14.03.2021 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«ТУЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»
Интернет-институт
Кафедра "Электроэнергетика"
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2
учебной дисциплины
"Компьютерные технологии в проектировании"
Выполнил: студент гр. ИБ161201
Фролов Евгений Сергеевич
Проверил:
Горелов Юрий Иосифович
Тула, 2020
Содержание
1. Цели и задачи расчетно-графической работы
2. Задание на расчетно-графическую работу
3. Модель нелинейного резистора с фильтром
Список литературы
1. Цели и задачи расчетно-графической работы
1. Изучить основные подходы к проектированию нелинейных электротехнических устройств в МАТЛАБ.
2. Научиться моделировать нелинейные электротехнические устройства в МАТЛАБ.
3. Научиться проводить численные эксперименты с построенными моделями нелинейных электротехнических устройств в МАТЛАБ.
4. Научиться навыкам анализа результатов численных экспериментов.
2. Задание на расчетно-графическую работу
1. По заданной вольт-амперной или вебер-амперной характеристике электротехнического устройства построить математическую модель преобразования электрических параметров в устройстве.
2. По построенной математической модели построить Simulink-модель преобразования электрических параметров в устройстве.
3. Используя блоки библиотек Simulink и Sim Power Systems: In, Out, Voltage Measurement, Controled Current Source, Series RLC Branch, Fcn, Transfer Fcn, Integrator, построить Simulink-модель электротехнического устройства.
4. Провести ряд численных экспериментов с построенной Simulink-моделью.
Расчетно-графическая работа состоит из пояснительной записки и графической части, представляющей собой Simulink-схемы преобразования электрических параметров в устройстве и электротехнического устройства.
Индивидуальные задания на выполнение расчетно-графической работы представлены в таблице 1.
Таблица 1
|
Вариант |
Тип нелинейного элемента (параметры схемы замещения) |
||||||
|
10 |
Нелинейный резистор с фильтром |
||||||
|
Параметры нелинейного резистора |
Параметры источника питания |
||||||
|
Постоянная времени фильтра, с |
|||||||
|
230 |
30 |
51 |
10-8 |
36 |
50 |
3. Модель нелинейного резистора с фильтром
Вольт-амперная характеристика нелинейного резистора задана выражением:
где и - мгновенные значения тока и напряжения; - величина тока устройства при значении напряжения равном пороговому; - пороговое значение напряжения; - показатель степени, определяющий нелинейность вольт-амперной характеристики резистора (обычно лежит в пределах от 0 до 50).
Чтобы разорвать безинерционный контур достаточно включить в линию между датчиком напряжения и источником тока фильтр с малой постоянной времени. Величина постоянной времени должна выбираться таким образом, чтобы изменение динамических свойств модели было минимальным (обычно величина постоянной времени фильтра выбирается в пределах от 10-8 - 10-6). Схема модели нелинейного резистора с использованием фильтра показана на рис. 1 - 2.
Рис. 1 - Схема блока нелинейного резистора с фильтром
Рис. 2 - Схема модели с нелинейным резистором с фильтром
Параметры соответствующих блоков показаны на рис. 3 - 11.
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 6
Рис. 7
Рис. 8
Рис. 9
Рис. 10
Рис. 11
После запуска модели на выполнение в отдельных графических окнах появляются следующие результаты, представленные на рис. 12 - 13.
Рис. 12
Рис. 13
На схеме показаны датчики тока и напряжения, снимающие сигналы пропорциональные этим переменным. Графопостроитель XY-Graph по этим сигналам строит вольт-амперную характеристику резистора. Временные диаграммы тока и напряжения также иллюстрируют нелинейность характеристики резистора с фильтром.
Некоторым недостатком модели резистора является наличие безинерционного замкнутого контура образованного датчиком напряжения, блоком Fcn и управляемым источником тока. Simulink выполняет расчет таких моделей используя итерационную процедуру, что несколько снижает скорость расчета. Также при наличии замкнутых алгебраических контуров становится невозможным расчет модели в ускоренном режиме (Acceleration mode). Чтобы разорвать безинерционный контур достаточно включить в линию между датчиком напряжения и источником тока фильтр с малой постоянной времени. Величина постоянной времени должна выбираться таким образом, чтобы изменение динамических свойств модели было минимальным (обычно величина постоянной времени фильтра выбирается в пределах от 10-6 - 10-8).
Список литературы
нелинейный резистор фильтр контур
1. Горелов Ю.И. Методические указания по РГР учебной дисциплины «Компьютерные технологии в проектировании». - Тула: ТГУ Институт высокоточных систем им. В.П. Грязева, 2015.
2. Дьяконов В.П. Matlab 6.5 SP1/7 + Simulink 5/6. Обработка сигналов и проектирование фильтров. - М.: Солон-Пресс, 2005.
3. Черных И. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB, SimPowerSystems и Simulink. - М.: ИД Питер, 2007.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Методика и основные этапы построения ранжированных переменных, сферы и особенности их практического применения. Порядок построения графиков в декартовой системе. Приведение примеров решение нелинейных уравнений и их систем при помощи решающего блока.
контрольная работа [364,4 K], добавлен 27.03.2011Решение в среде Microsoft Excel с помощью программной модели "Поиск решения" транспортной задачи, системы нелинейных уравнений, задачи о назначениях. Составление уравнения регрессии по заданным значениям. Математические и алгоритмические модели.
лабораторная работа [866,6 K], добавлен 23.07.2012Суть основных идей и методов, особенностей и областей применения программирования для численных методов и решения нелинейных уравнений. Методы итераций, дихотомии и хорд и их использование. Алгоритм метода Ньютона, создание программы и ее тестирование.
курсовая работа [423,0 K], добавлен 17.02.2010Итерационные методы решения нелинейных уравнений, системы линейных алгебраических уравнений (СЛАУ). Решение нелинейных уравнений методом интерполирования. Программная реализация итерационных методов решения СЛАУ. Практическое применение метода Эйлера.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 20.01.2010Сравнительный анализ итерационных методов решения нелинейных алгебраических и трансцендентных уравнений. Простейший алгоритм отделения корней нелинейных уравнений. Метод половинного деления. Геометрический смысл метода Ньютона. Метод простой итерации.
реферат [95,0 K], добавлен 06.03.2011Изучение методов решения нелинейных уравнений таких как: метод Ньютона, модифицированный метод Ньютона, метод Хорд, метод простых Итераций. Реализация программы для персонального компьютера, которая находит решение нелинейного уравнения разными способами.
практическая работа [321,9 K], добавлен 24.06.2012Обзор существующих методов по решению нелинейных уравнений. Решение нелинейных уравнений комбинированным методом и методом хорд на конкретных примерах. Разработка программы для решения нелинейных уравнений, блок-схемы алгоритма и листинг программы.
курсовая работа [435,8 K], добавлен 15.06.2013Изучение численных методов решения нелинейных уравнений. Построение годографа АФЧХ, графиков АЧХ и ФЧХ с указанием частот. Практическое изучение численных методов интегрирования дифференциальных уравнений высокого порядка, метод Рунге-Кутта 5-го порядка.
курсовая работа [398,3 K], добавлен 16.06.2009Разработка алгоритма синтеза пленочного резистора по заданным параметрам исходного резистора, программы реализации данного алгоритма на языке С++. Отладка и тестирование программы, составление документации и инструкции пользователя данной программой.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 08.06.2009Структурная схема, классификация устройств СМО и анализ динамики ее функционирования. Формализация модели СМО средствами GPSS World. Модификация имитационной модели. Реализация модельных экспериментов. Имитационное моделирование СМО в среде GPSS World.
курсовая работа [504,6 K], добавлен 14.12.2012Разработка с использованием приложения Mathcad алгоритма и программы решения нелинейного уравнения методами касательных, половинного деления и хорд. Решение с помощью ее заданных нелинейных уравнений. Создание графической иллюстрации полученных решений.
курсовая работа [665,7 K], добавлен 22.08.2013Особенности решения уравнений с одной переменной методом половинного деления. Оценка погрешности метода простой итерации. Суть решения уравнений в пакете Mathcad. Векторная запись нелинейных систем. Метод Ньютона решения систем нелинейных уравнений.
курсовая работа [2,1 M], добавлен 12.12.2013Анализ и проектирование информационных систем. Структурное и функциональное моделирование (Visio). Информационная модель базы данных для проектирования. Задача анализа статических состояний объекта проектирования (системы линейных и нелинейных уравнений).
курсовая работа [3,8 M], добавлен 05.04.2014Обзор программного обеспечения для проектирования устройств фильтрации, исследование их возможностей и свойств, обоснование выбора. Моделирование фильтра на схемотехническом уровне в системе Electronic Workbench в частотной и временной областях.
курсовая работа [2,8 M], добавлен 13.03.2012Особенности точных и итерационных методов решения нелинейных уравнений. Последовательность процесса нахождения корня уравнения. Разработка программы для проверки решения нелинейных функций с помощью метода дихотомии (половинного деления) и метода хорд.
курсовая работа [539,2 K], добавлен 15.06.2013Изучение численных методов решения нелинейных уравнений, используемых в прикладных задачах. Нахождение корня уравнения методом простой итерации и методом касательных (на примере уравнения). Отделение корней графически. Программная реализация, алгоритм.
курсовая работа [1,7 M], добавлен 15.06.2013Расчет трансформатора питания по приближенным зависимостям. Численное решение нелинейных уравнений с заданной точностью. Расчет числовых значений и построение графиков амплитудно-частотной характеристики колебательного контура по координатам точек.
курсовая работа [120,2 K], добавлен 08.01.2016Алгебра матриц: задание численных и символьных элементов вектора и матрицы с и без применения шаблонов, использование векторных и матричных операторов и функций. Операции умножения и деления вектора и матрицы друг на друга и на скалярные числа.
практическая работа [107,0 K], добавлен 05.12.2009Решение нелинейных уравнений методом простых итераций и аналитическим, простым и модифицированным методом Ньютона. Программы на языке программирования Паскаль и С для вычислений по вариантам в порядке указанных методов. Изменение параметров задачи.
лабораторная работа [191,0 K], добавлен 24.06.2008Разработка проекта по вычислению корней нелинейных уравнений методом итераций, в среде программирования Delphi. Интерфейс программы и ее программный код, визуализация метода. Сравнение результатов решения, полученных в Mathcad 14 и методом итераций.
контрольная работа [1,9 M], добавлен 10.12.2010
