Matlab Slides
-
Upload
hoanglammta -
Category
Documents
-
view
628 -
download
3
Transcript of Matlab Slides
1
MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG VỚIMATLAB/SIMULINK
Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị điện – dành cho sinh viên chuyên ngành TBĐ-ĐT
Soạn bởi:Trần Vĩnh TháiB/m Thiết bị điện – điện tửĐHBK Hà nội
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
2
NỘI DUNG
Vai trò của mô hình hóa và mô phỏng
Mô hình toán và phương pháp sốMô hình toán của hệ vật lýPhương pháp số giải phương trình vi phân
Công cụ MATLAB/SimulinkMATLABSimulink
Phân tích, mô phỏng một số mô hình thiết bị điện với MATLAB/Simulink
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
3
Yêu cầu với sinh viên
Tham dự lớp đầy đủ
Làm các bài tập về nhà
Hoàn thành bài tập lớn
Thi cuối học kỳ
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
4
1. Vai trò của mô hình hóa và mô phỏng
Mô hình – dạng biểu diễn đơn giản hóa của một hệ vật lý. Chương trình này giới hạn mô hình ở dạng thức mô tả toán học, mô hình toán.
Mô hình hóa và mô phỏng – là kỹ thuật cho phép xây dựng mô hình của hệ vật lý và thực hiện thực nghiệm trên mô hình đó. Môn học này sử dụng công cụ MATLAB/Simulink để biểu diễn mô hình toán của hệ trên máy tính số và cho phép phân tích, nghiên cứu nó.
Vai trò của mô hình hóa và mô phỏngĐược sử dụng khi hệ vật lý không tồn tại, tốn kém và/hoặc tốn thời gian xây dựng…Cho phép quan sát quá trình, đáp ứng động của hệ thống thiết kế trước khi thực nghiệm trên thiết bị thựcLà công cụ hữu hiệu với chi phí thấp cho nghiên cứu, dễ sử dụng, dễdàng thay đổi phương án…
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
5
2. Mô hình toán và phương pháp số
Phân loại mô hình toánMô hình tuyến tính, phi tuyếnMô hình thông số tập trung, thông số rảiMô hình tĩnh, độngMô hình liên tục, gián đoạnMô hình xác định, bất định
Trình tự xây dựng mô hìnhXác định mục tiêu và điều kiện của bài toánĐặt giả thiết đơn giản hóa và loại bỏ các yếu tố không quan trọng Xác định các tham số cho mô hình theo mục tiêu và điều kiệnKiểm chứng mô hình về mức độ phù hợp với hệ thống vật lý
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
6
2. Mô hình toán và phương pháp số
Mô tả toán học thường gặp
Phương trình vi phân
Hàm truyền
Không gian trạng thái
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
7
2. Mô hình toán và phương pháp số
Phương trình vi phân
– Thí dụ 1: Phân tích mạch điện trên hình vẽ. Nguồn DC 1 V, điều kiện đầu i(0) = 0 A, uc(0) = 0 V. Xác định quá trình quá độ của i(t), uc(t) khi đóng công tắc.
BTVN: Xây dựng mô hình toán động cơ DC kích thích độc lập.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
8
2. Mô hình toán và phương pháp số
Hàm truyềnĐịnh nghĩa: The transfer function of a linear, time-invariant, differential equation system is defined as the ratio of the Laplace transform of the output variable to the Laplace transform ofthe input variable, with all initial conditions assumed to be zero.
Tiếp theo thí dụ 1 – mô tả bài toán ở dạng hàm truyền
sC VvdtdiLRi =++
sCCC Vv
dtvdLC
dtdvRC =++ 2
2
Biểu thức:
)()()(
sVsVsY
S
C=
BTVN: Chuyển mô hình toán động cơ DC kích thích độc lập về dạng hàm truyền. Điều kiện: Mạch từ tuyến tính, kích thích không đổi.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
9
Mô tả không gian trạng tháiDạng thức
Tiếp theo thí dụ 1 – mô tả bài toán ở dạng thức không gian trạng tháiĐặt
Từ đó tìm được ma trận A, B, C, D
2. Mô hình toán và phương pháp số
BTVN: Chuyển mô hình toán động cơ DC kích thích độc lập về mô hình không gian trạng thái. Điều kiện: Mạch từ tuyến tính, kích thích không đổi.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
11
2. Mô hình toán và phương pháp số
Phương pháp số giải phương trình vi phânPhương pháp Euler:
Giải phương trình y’ = f(t,y) trong khoản [a,b], với y(a) = y(0) = y0:
– Chia đoạn [a,b] thành n khoảng h đủ nhỏ
– Giá trị của y tại y(k) được tính theo giá trị đã biết y(k-1) vàhàm f(tk, yk) theo biểu thức:
),(. 111 −−− += kkkk ytfhyy với k = 1..n
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
12
Thí dụ về ph.pháp Euler viết trong MATLAB
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
13
Sai số của phương pháp Euler
Sai số tỉ lệ với h2.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
14
2. Mô hình toán và phương pháp số
Các phương pháp số khácPhương pháp Runge-Kutta bậc 2 – trong MATLAB là ODE23Phương pháp Runge-Kutta bậc 4 – trong MATLAB là ODE45Phương pháp chuỗi TaylorCác phương pháp Predictor-Correctors…
Thí dụ ODE45:
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
15
Thí dụ: Runge-Kutta Order 4
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
16
3. MATLAB/Simulink
Tại sao chọn MATLAB/Simulink? Đây là một công cụ:
Mạnh cho việc thực hiện mô phỏng các mô hình toánDễ học, dễ sử dụng tốn ít thời gian đầu tư cho công cụ
Các công cụ khácDymola với ngôn ngữ Modelica20-Sim với phương pháp Bond GraphMaple, Mathematica, ACSL, Saber, Dynast…
Tài liệu tham khảoMATLAB/Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động – Nguyễn Phùng Quang…
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
17
MATLAB
Môi trường MATLAB, demo và help
Tạo biến trong MATLAB
Thao tác với ma trận, toán tử logic và các hàm toán học
Công cụ hiển thị
M-file
Viết chương trình trong MATLAB
Lưu biến và buổi làm việc; thư mục và đường dẫn
GUI
Giải hệ phương trình vi phân với MATLAB
…
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
18
Môi trường MATLAB
To get started, select "MATLAB Help" from the Help menu.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
19
» a = 2;» b = 5;» a^bans =
32» x = 5/2*pi;» y = sin(x)y =
1» z = asin(y)z =
1.5708
» a = 2;» b = 5;» a^bans =
32» x = 5/2*pi;» y = sin(x)y =
1» z = asin(y)z =
1.5708
Tạo biến trong môi trường MATLAB
Kết quả được gán cho “ans”nếu không đặt tên biến
Dấu () để truy cập hàm
Tác dụng của dấu “;”
MATLAB – máy tính tay Gán các biến trong MATLAB
» -5/(4.8+5.32)^2ans =
-0.0488» (3+4i)*(3-4i)ans =
25» cos(pi/2)ans =
6.1230e-017» exp(acos(0.3))ans =
3.5470
» -5/(4.8+5.32)^2ans =
-0.0488» (3+4i)*(3-4i)ans =
25» cos(pi/2)ans =
6.1230e-017» exp(acos(0.3))ans =
3.5470
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
20
Một số lệnh tiện ích
Các lệnh tiện íchwho và whos – liệt kê các biếnclear, clear x, clear all – xóa biếnclose – xóa cửa sổ đồ họa hiện hànhcd – đổi thư mục hiện hànhdir – liệt kê nội dung thư mục hiện hànhformat – đặt định dạng biến lưu trong môi trườnghelp “tên hàm” – tra cứu nhanhclc – xóa màn hình lệnh …
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
21
Thao tác với ma trận
3 khái niệm trong đại số tuyến tínhVô hướng – là một số hay một từ (có giá trị đơn nhất)Véc-tơ – là mảng 1-D chứa một dãy các vô hướng, biến hoặc biểu thứcMa trận – là mảng n-D chứa các vô hướng, biến hoặc biểu thức
Trong MATLABVô hướng – là ma trận 1x1Véc-tơ – là ma trận 1xn hoặc nx1Ma trận nxm
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
22
Thao tác với ma trận
» a=[1 2;3 4]a =
1 23 4
» b=[-2.8, sqrt(-7), (3+5+6)*3/4]b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000» b(2,5) = 23b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000 0 00 0 0 0 23.0000
» a=[1 2;3 4]a =
1 23 4
» b=[-2.8, sqrt(-7), (3+5+6)*3/4]b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000» b(2,5) = 23b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000 0 00 0 0 0 23.0000
Tách dòng vớidấu (;)
Tách cột với dấutrống / phảy (,)
Dùng dấu ngoặc [ ]
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
23
Thao tác với ma trận
4 10 1 6 2
8 1.2 9 4 25
7.2 5 7 1 11
0 0.5 4 5 56
23 83 13 0 10
1
2
Dòng (m) 3
4
5
Cột(n)
1 2 3 4 51 6 11 16 21
2 7 12 17 22
3 8 13 18 23
4 9 14 19 24
5 10 15 20 25
A = A (2,4)
A (17)
Ma trận:Vô hướng: 1-by-1 arrayVéc tơ: m-by-1 array
1-by-n arrayMa trận: m-by-n array
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
24
Thao tác với ma trận
» w=[1 2;3 4] + 5w =
6 78 9
» x = 1:5x =
1 2 3 4 5» y = 2:-0.5:0y =
2.0000 1.5000 1.0000 0.5000 0 » z = rand(2,4)z =
0.9501 0.6068 0.8913 0.45650.2311 0.4860 0.7621 0.0185
» w=[1 2;3 4] + 5w =
6 78 9
» x = 1:5x =
1 2 3 4 5» y = 2:-0.5:0y =
2.0000 1.5000 1.0000 0.5000 0 » z = rand(2,4)z =
0.9501 0.6068 0.8913 0.45650.2311 0.4860 0.7621 0.0185
Cộng vô hướng
Tạo dãy trình tự:dùng dấu (:)
Các hàm tiện ích tạo ma trận
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
25
Thao tác với ma trận
Xóa dòng, cột của ma trận
» A=[1 5 9;4 3 2.5; 0.1 10 3i+1]A =
1.0000 5.0000 9.0000 4.0000 3.0000 2.5000 0.1000 10.0000 1.0000+3.0000i
» A(:,2)=[]A =
1.0000 9.0000 4.0000 2.5000 0.1000 1.0000 + 3.0000i
» A(2,2)=[]??? Indexed empty matrix assignment is not allowed.
» A=[1 5 9;4 3 2.5; 0.1 10 3i+1]A =
1.0000 5.0000 9.0000 4.0000 3.0000 2.5000 0.1000 10.0000 1.0000+3.0000i
» A(:,2)=[]A =
1.0000 9.0000 4.0000 2.5000 0.1000 1.0000 + 3.0000i
» A(2,2)=[]??? Indexed empty matrix assignment is not allowed.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
26
Thao tác với ma trận
Truy cập các thành phần trong ma trận
4 10 1 6 2
8 1.2 9 4 25
7.2 5 7 1 11
0 0.5 4 5 56
23 83 13 0 10
1
2
3
4
5
1 2 3 4 51 6 11 16 21
2 7 12 17 22
3 8 13 18 23
4 9 14 19 24
5 10 15 20 25
A =
A(3,1)A(3)
A(1:5,5)A(:,5) A(21:25)
A(4:5,2:3)A([9 14;10 15])
A(1:end,end) A(:,end)A(21:end)’
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
27
Thao tác với ma trận
Nhân chia ma trận
» a = [1 2 3 4; 5 6 7 8];» b = ones(4,3);» c = a*bc =
10 10 1026 26 26
» a = [1 2 3 4; 5 6 7 8];» b = ones(4,3);» c = a*bc =
10 10 1026 26 26
[2x4][4x3]
[2x4]*[4x3] [2x3]
a(2nd row).b(3rd column)
» a = [1 2 3 4; 5 6 7 8];» b = [1:4; 1:4];» c = a.*bc =
1 4 9 165 12 21 32
» a = [1 2 3 4; 5 6 7 8];» b = [1:4; 1:4];» c = a.*bc =
1 4 9 165 12 21 32 c(2,4) = a(2,4)*b(2,4)
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
28
Thao tác với ma trận
Các hàm tiện íchzeros – tạo ma trận rỗngones – tạo ma trận 1eye – tạo ma trận đơn vịrand – tạo ma trận các phần tử ngẫu nhiêndiag – tạo ma trận đường chéosize – hàm trả về kích thước của ma trậnfliplr – đảo cột ma trận trái phảiflipud – đảo hàng ma trận trên dướirot90 – xoay ma trận 90 độ (ngược chiều kim đồng hồ)transpose (‘) – chuyển vị ma trậncross & dot – nhân ma trậndet – định thức ma trậninv – nghich đảo ma trậnrank – hạng ma trận…
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
100010001
⎥⎥⎥
⎦
⎤
⎢⎢⎢
⎣
⎡
300020001
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
29
Các toán tử logic
» Mass = [-2 10 NaN 30 -11 Inf 31];» each_pos = Mass>=0each_pos =
0 1 0 1 0 1 1» all_pos = all(Mass>=0)all_pos =
0» all_pos = any(Mass>=0)all_pos =
1» pos_fin = (Mass>=0)&(isfinite(Mass))pos_fin =
0 1 0 1 0 0 1
» Mass = [-2 10 NaN 30 -11 Inf 31];» each_pos = Mass>=0each_pos =
0 1 0 1 0 1 1» all_pos = all(Mass>=0)all_pos =
0» all_pos = any(Mass>=0)all_pos =
1» pos_fin = (Mass>=0)&(isfinite(Mass))pos_fin =
0 1 0 1 0 0 1
= = equal to
> greater than
< less than
>= Greater or equal
<= less or equal
~ not
& and
| or
isfinite(), etc. . . .
all(), any()
find1 = TRUE0 = FALSE
Lưu ý:
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
30
Một số hàm toán học
Các hàm toán họcabs, sign – hàm trả về trị tuyệt đối và dấusin, cos, asin, acos… – hàm lượng giácexp, log, log10 – hàm mũ e, log tự nhiên, log hệ 10ceil, floor, fix, round – các hàm làm tròn sốsqrt – hàm căn bậc haigcd – ước số chung lớn nhấtlcm – bội số chung nhỏ nhấtreal, img – hàm trả về phần thực, phần ảo của số phứcrem, mod – các hàm lấy phần nguyên và phần dư của phép chiamax, min, means – các hàm tìm max, min và trị trung bìnhsort – hàm sắp xếp…
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
31
Công cụ hiển thị - Visualizing data
2-D PlottingHàm plot() – cú pháp
Thí dụ sử dụng hàm plot()
plot(x1, y1, 'clm1', x2, y2, 'clm2', ...)plot(x1, y1, 'clm1', x2, y2, 'clm2', ...)
x=[0:0.1:2*pi];y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,x,z,'linewidth',2)title('Sample Plot','fontsize',14);xlabel('X values','fontsize',14);ylabel('Y values','fontsize',14);legend('Y data','Z data')grid on
x=[0:0.1:2*pi];y=sin(x);z=cos(x);plot(x,y,x,z,'linewidth',2)title('Sample Plot','fontsize',14);xlabel('X values','fontsize',14);ylabel('Y values','fontsize',14);legend('Y data','Z data')grid on
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
32
Công cụ hiển thị - Visualizing data
Title
Ylabel
Xlabel
Grid
Legend
Sử dụng TEX cho phép hiển thị ký tự Hy Lạp, các ký tự toán học…
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
33
Công cụ hiển thị - Visualizing data
subplotCú pháp
»subplot(2,2,1); » …
»subplot(2,2,2)» ...
»subplot(2,2,3)» ...
»subplot(2,2,4)» ...
»subplot(2,2,1); » …
»subplot(2,2,2)» ...
»subplot(2,2,3)» ...
»subplot(2,2,4)» ...
subplot(rows,cols,index)subplot(rows,cols,index)Vẽ nhiều đồ
thị trên cùng cửa sổ
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
34
Công cụ hiển thị - Visualizing data
3-D plotting
x = 0:0.1:2;y = 0:0.1:2;[xx, yy] = meshgrid(x,y);zz=sin(xx.^2+yy.^2);surf(xx,yy,zz)xlabel('X axes')ylabel('Y axes')
x = 0:0.1:2;y = 0:0.1:2;[xx, yy] = meshgrid(x,y);zz=sin(xx.^2+yy.^2);surf(xx,yy,zz)xlabel('X axes')ylabel('Y axes')
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
35
Công cụ hiển thị - Visualizing data
Các dạng vẽ contour và 3-D
contourfcontour3plot3waterfallmeshsurf
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
36
Công cụ hiển thị - Visualizing data
Một số thí dụ hiển thị khác
barbar3hhistareapie3rose
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
37
M-files
Script filesLà một tập lệnh lưu trong tệp tin m-file (tệp tin có đuôi .m). Tiện lợi hơn việc phải gõ từng lệnh vào dấu nhắc MATLAB (>>).Các biến tạo ra khi chạy m-file được lưu trữ trong Workspace của MATLAB
Function filesCho phép người dùng tạo hàm riêng của mìnhTất cả các biến bên trong hàm có tính chất local (Muốn biến có tính chất global, phải dùng từ khóa global khi khai báo biến)Thông tin đưa vào hàm dưới dạng thông sốMATLAB hỗ trợ nhiều tính năng cho hàm xem thêm help function
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
38
M-files
Cửa sổ soạn thảo M-file: Editor/DebuggerSelect Workspace
Set Auto-Breakpoints
tips
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
39
M-files
Function file
function y = mean (x)% MEAN Average or mean value.% For vectors, MEAN(x) returns the mean
value.% For matrices, MEAN(x) is a row vector% containing the mean value of each column.[m,n] = size(x);if m == 1
m = n;endy = sum(x)/m;
Tham số raTham số vào
Tên hàm (phải trùng với tên file)
Các dòng này sẽxuất hiện khi gõ lệnh help mean
Nội dung hàm
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
40
Viết chương trình trong MATLAB
Các điều khiển chương trình
Lệnh điều kiện if
Vòng lặp while
if ((attendance >= 0.90) & (grade_average >= 60))pass = 1;
end;
if ((attendance >= 0.90) & (grade_average >= 60))pass = 1;
end;
eps = 1;while (1+eps) > 1
eps = eps/2;endeps = eps*2
eps = 1;while (1+eps) > 1
eps = eps/2;endeps = eps*2
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
41
Viết chương trình trong MATLAB
Vòng lặp for
Lệnh điều kiện switch
a = zeros(k,k) % Preallocate matrixfor m = 1:k
for n = 1:ka(m,n) = 1/(m+n -1);
endend
a = zeros(k,k) % Preallocate matrixfor m = 1:k
for n = 1:ka(m,n) = 1/(m+n -1);
endend
method = 'Bilinear';switch lower(method)
case {'linear','bilinear'}disp('Method is linear')
case 'cubic'disp('Method is cubic')
otherwisedisp('Unknown method.')
end
method = 'Bilinear';switch lower(method)
case {'linear','bilinear'}disp('Method is linear')
case 'cubic'disp('Method is cubic')
otherwisedisp('Unknown method.')
end
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
42
Viết chương trình trong MATLAB
Kiểu dữ liệu
Numerical arraysMultidimentional arraysStructures and Cell arrays
1 0 0 00 1 0 00 0 1 00 0 0 1
Page N
Page 1
0 0 0 00 0 0 00 0 0 00 0 0 0
16 2 3 135 11 10 89 7 6 124 14 15 1
1 1 1 11 2 3 41 3 6 101 4 10 20
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
43
Lưu biến và buổi làm việc
Lưu các biến trong WorkspaceDùng lệnh save và load
Lưu buổi làm việcDùng lệnh diary
load fnameload fname x y zload fname -asciiload fname -mat
load fnameload fname x y zload fname -asciiload fname -mat
save fnamesave fname x y zsave fname -asciisave fname -mat
save fnamesave fname x y zsave fname -asciisave fname -mat
diarydiary fnamediary (‘fname’)diary on/off
diarydiary fnamediary (‘fname’)diary on/off
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
44
Xuất/nhập dữ liệu
Cho tệp tin BINARYLệnh fopen, fclose, fread, fwrite, fseek:
Cho tệp tin TEXTLệnh textread
Lệnh dlmread
» fid= fopen('mydata.bin' , 'wb');» fwrite (fid,eye(5) , 'int32');» fclose (fid);» fid= fopen('mydata.bin' , 'rb');» M= fread(fid, [5 5], 'int32')» fclose (fid);
» fid= fopen('mydata.bin' , 'wb');» fwrite (fid,eye(5) , 'int32');» fclose (fid);» fid= fopen('mydata.bin' , 'rb');» M= fread(fid, [5 5], 'int32')» fclose (fid);
»[A1…An]=textread(filename,format,N)»[A1…An]=textread(filename,format,N)
» M = dlmread(filename,delimiter,range)» M = dlmread(filename,delimiter,range)
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
45
GUI
Graphics objectsRootobject
UIMenuobjects Axes object
Figureobject
Surfaceobject
Lineobjects
Textobjects
UIControlobjects
Axes object
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
46
GUI
Làm việc với object’s handleTạo cùng với lệnh
Các hàm tiện ích– 0 – root object handle– gcf – get current figure handle– gca – get current axis handle– gco – get current object handle
Hàm findobj
handle = plot(x_data, y_data, ...)
h_obj = findobj(h_parent, 'Property', 'Value', ...)
Default = 0 (root object)
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
47
GUI
Thay đổi thuộc tính đối tượngLấy thuộc tính của đối tượng với hàm get
Đặt thuộc tính cho đối tượng với hàm set
Thay đổi thuộc tính đối tượng với Property Editor
get(h_object)
set(h_object)
set(h_object,'PropertyName','New_Value',...)
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
48
GUIDE
Push ButtonsRadio Buttons
Frames
Checkbox Slider
Edit text
static text
Axes
MATLAB hỗ trợ việc tạo giao diện người dùng.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
49
GUIDE
Tạo giao diện với GUIDE
Guide Editor
Property Inspector
Result Figure
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
50
GUIDE
Làm việc với m-file
Thí dụ tạo GUI và lập trình với m-file
...handles.a = get(handles.slider_a,'Value');set(handles.text_a,'String',... num2str(handles.a));
% Update handles structureguidata(hObject, handles);...
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
51
Giải phương trình vi phân trong MATLAB
Dùng hàm ODE23 và ODE45Trở lại thí dụ 1:
Chuyển về dạng phương trình trạng thái
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
52
Giải phương trình vi phân trong MATLAB
Các bước giải phương trình vi phân trong thí dụ 1:1. Tạo hàm trạng thái elecsys()
21
2
2
1
.xRxVC
x
xx
−−=
&
&
Khai báo thông sốmạch
Khai báo phương trình trạng thái
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
53
Giải phương trình vi phân trong MATLAB
Các bước giải phương trình vi phân trong thí dụ 1:2. Giải phương trình dùng hàm ODE23()
Gọi hàm ode23()giải phương trình vi phân khai báo trong elecsys
BTVN: Mô phỏng quá trình quá độ của động cơ DC kích thích độc lập trong MATLAB.
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
54
Simulink
Getting started
Commonly Used BlocksContinuousDiscontinuousDiscreteLogic and Bit OperationsLookup TablesMath OperationsModel VerificationModel-Wide UtilitiesPorts and SubsystemsSignal AttributesSignal RoutingSinksSources
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
55
Simulink
Trình tự xây dựng mô hình (block-diagram) trong SimulinkLập mô hình toán của hệ thống ở dạng phương trình vi phân, hàm truyền, hoặc không gian trạng thái (liên tục hoặc gián đoạn)Xác định dạng đầu vào, đầu raSử dụng Simulink Library Browser để chọn các biểu tượng tương ứng với các thông số cần thiết cho mô hìnhChọn thời gian chạy mô phỏng và chọn solver cho mô hình
Thí dụ 1 xây dựng trong Simulink
V
x' = Ax+Bu y = Cx+Du
State-Space Scope
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
56
Simulink
Simulation\Configuration Parameters
Solver:ODE23 – fast, wide toleranceODE45 – first choiceODE123 – multi-step, tight tolerance, time consummingODE15s – multi-step, stiff…
Solver options:Type: – variable-step or fixed-stepMax step size: …Min step size: ……
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
57
Simulink
Một số tiện ích – trình bày onlineTạo sub-modelSử dụng callback của model và sub-modelChạy mô phỏng từ dấu nhắc MATLAB
Dùng chức năng mask cho sub-modelSub-model có điều kiện
– Thí dụ với if, enable…
[t, x, y] = sim(model, timespan, option, ut)
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
58
Simulink
Bài tập 1: giải phương trình
Bài tập 2: giải mạch RLC
Bài tập 3: mô phỏng động cơ DC kích thích độc lập
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
59
Mach tu may dien xoay chieu - day quan 2 lopTran Vinh ThaiDHBK Hanoi 9/2006.
1AA
2AZ
3ZZ
4ZB
5BB
6BX
7XX
8XC
9CC
10CY
11YY
12YA
13AA
14AZ
15ZZ
16ZB
17BB
18BX
19XX
20XC
21CC
22CY
23YY
24YA
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24-5
0
5STD day quan pha A
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24-5
0
5STD day quan pha B
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24-5
0
5STD day quan pha C
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
-5
0
5
STD quay day quan may dien xoay chieu
3. Phân tích, mô phỏng TBĐ với Simulink
Bài tập 4: Mô phỏng từ trường quay trong máy điện xoay chiều
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
60
3. Phân tích, mô phỏng TBĐ với Simulink
Bài tập 4: Mô phỏng từ trường quay trong máy điện xoay chiều
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
61
3. Phân tích, mô phỏng TBĐ với Simulink
Bài tập 5: Mô phỏng hệ điều khiển động cơ điện một chiều
u_Au_R
Control of DC motor
Armature Current
Speed (radian)
voltage UA1
voltage UA
Urout
Tout
nout
iAoutSwitch
ASS
SpeedSensor
-K-
SpeedConverter
u_SW
(-) u_SRu_CW
SpeedController
Reference Voltage
Load Torque
Inverse Load Torque
u_A
T_L
i_A
Omega
DC Motor
ACS
CurrentSensor
u_CW
(-) u_CRu_R
CurrentController
AR
TR.s+1
Controlled Rectifier
Clock
Armature Current and Speed
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
62
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
63
ĐHBK HànộiB/m Thiết bị điện – điện tử
64