Пример S-функции для ДПТ НВ

Для создания S-функции для ДПТ НВ за основу взят файл примера модели непрерывной системы csfunc.m. Принципиальные отличия нового файла от образца сводятся к следующему:

1. Для расчета матриц уравнений пространства состояния A, В и С используются параметры передаваемые в S-функцию через окно диалога блока S-function. Эти параметры (L, R, J, Cm, Cw, Fi) записываются в конце списка параметров в заголовке S-функции: function [sys,x0,str,ts] = dpt_sfunc_1(t,x,u,flag,L,R,J,Cm,Cw,Fi)

2. Для исключения одинаковых (повторяющихся) вычислений расчет матриц A, В и С выполняется в методе mdlInitializeSizes. Для этого параметры блока (L, R, J, Cm, Cw, Fi) передаются в метод mdlInitializeSizes через его заголовок: [sys,x0,str,ts] = mdlInitializeSizes(L,R,J,Cm,Cw,Fi) Поскольку инициализация модели происходит лишь один раз, то и расчет матриц A, В и С будет выполнен также один раз, что значительно повысит скорость моделирования.

3. Передача рассчитанных в mdlInitializeSizes матриц выполняется с помощью глобальных переменных. Для этого объявления вида: global A B C;выполнены в теле S-функции, методе mdlInitializeSizes (где выполняется расчет этих матриц), а также методах mdlDerivatives и mdlOutputs (где эти матрицы используются для расчетов).

4. Поскольку в уравнения пространства-состояния матрица D отсутствует (входные переменные не участвуют в формировании выходных переменных), то параметр sizes.DirFeedthrough в методе mdlInitializeSizes задан равным нулю.

Ниже приводится текст S-функции dpt_sfunc_1 (файл dpt_sfunc_1.m):

function [sys,x0,str,ts] = dpt_sfunc_1(t,x,u,flag,L,R,J,Cm,Cw,Fi) % DPT_SFUNC_1 Пример S-функции для моделирования двигателя постоянного тока% независимого возбуждения.%% В примере выполняется моделирование с помощью уравнений% пространства-состояния:% x' = Ax + Bu % y = Cx + Du %% Copyright 2002, Chernykh ILya% $Revision: 1.8% Автор: Черных И.В.%% Параметры S-функции, передаваемые через окно диалога блока S-function:%% L - Индуктивность цепи якоря % R - Активное сопротивление цепи якоря % J - Момент инерции% Cm - Коэффициент связи между моментом и током% Cw - Коэффициент связи между потоком и скоростью вращения вала% Fi - Поток, создаваемый обмоткой возбуждения% global A B C; % Объявление глобальными переменных, необходимых для % расчетов внутри функций mdlDerivatives и mdlOutputs. % Сами матрицы расчитываются в методе mdlInitializeSizes. switch flag, % В зависимости от значения переменной flag происходит % вызов того или иного метода:%===============%% Инициализация %%===============% case 0, [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes(L,R,J,Cm,Cw,Fi);%====================%% Расчет производных %%====================% case 1, sys=mdlDerivatives(t,x,u);%===========================================%% Расчет значений вектора выходных сигналов %%===========================================% case 3, sys=mdlOutputs(t,x,u);%=========================================%% Неиcпользуемые значения переменной flag %%=========================================% case { 2, 4, 9 }, sys = [];%======================================%% Неизвестное значение переменной flag %%======================================% otherwise error(['Unhandled flag = ',num2str(flag)]);end% Окончание dpt_sfunc_1 %===============================================================%% mdlInitializeSizes %% Функция инициализации %% Расчет начальных условий, значений вектора шагов модельного %% времени,размерности матриц %%===============================================================% function [sys,x0,str,ts]=mdlInitializeSizes(L,R,J,Cm,Cw,Fi)sizes = simsizes; sizes.NumContStates = 2; % Число непрерывных переменных состояния % В данном случае этот параметр равен 2 % (ток якоря и скорость вращения вала). sizes.NumDiscStates = 0; % Число дискретных переменных состояния % В данном случае этот параметр равен 0, % поскольку модель непрерывная. sizes.NumOutputs = 2; % Число выходных переменных (размерность выходного % вектора). В данном случае этот параметр равен 2 % (скорость вращения и момент на валу). sizes.NumInputs = 2; % Число входных переменных (размерность входного % вектора). В данном случае этот параметр равен 2 % (напряжение на обмотке якоря и момент % сопротивления). sizes.DirFeedthrough = 0; % Прямой проход. Значение параметра равно нулю, % поскольку матрица обхода D - отсутствует (входные % переменные не участвуют в формировании выходных % переменных). sizes.NumSampleTimes = 1; % Размерность вектора модельного времени. sys = simsizes(sizes); x0 = zeros(2,1); % Задание вектора начальных значений переменных % состояния. Начальные условия нулевые. str = []; % Зарезервированный параметр ts = [0 0]; % Матрица из двух колонок, задающая шаг модельного % времени и смещение.% Далее в функцию mdlInitializeSizes добавлены операторы для% вычисления матриц A, B и C уравнений пространства состояния% модели двигателя постоянного тока global A B C; % Объявление глобальными переменных, необходимых для % расчетов внутри функций mdlDerivatives и mdlOutputs. % Расчет матриц А, В и С:% A=[-R/L -Cw*Fi/L Cm*Fi/J 0 ];% B=[1/L 0 0 -1/J];% C=[Cm*Fi 0 0 1];% Окончание mdlInitializeSizes %========================================================================%% mdlDerivatives %% Функция для расчета значений производных вектора состояния непрерывной %% части системы %%========================================================================% function sys=mdlDerivatives(t,x,u) % global A B; % Объявление глобальными переменных, необходимых для % расчетов внутри метода. sys = A*x + B*u;% Окончание mdlDerivatives %========================================================% % mdlOutputs %% Функция для расчета значений вектора выходных сигналов %%========================================================% function sys=mdlOutputs(t,x,u)global C; % Объявление глобальными переменных, необходимых для % расчетов внутри метода. sys = C*x;% Окончание mdlOutputs

На рис.16.10 показаны модели двигателя постоянного тока на базе S-функции и с использованием стандартных блоков. Результаты расчета для обеих моделей идентичны. Окно диалога блока S-function изображено на рис. 16.11.

Рис. 16.10 Модели ДПТ НВ

Рис. 16.11 Окно диалога блока S-function

[Скачать пример]

Дата добавления: 2015-09-05