Рекомендуем

Вычислительные методы. Теория и практика в среде MATLAB: курс лекцийПлохотников К. Э. Вычислительные методы. Теория и практика в среде MATLAB: курс лекций
Компьютерная математикаСардак Л.В. Компьютерная математика
Mathcad 11/12/13 в математикеДьяконов В.П. Mathcad 11/12/13 в математике

Книга

MATLAB и Simulink в электроэнергетике

MATLAB и Simulink в электроэнергетике

Справочник
2009 г.
816 стр.
Тираж 500 экз.
Формат 70x100/16 (170x240 мм)
Исполнение: в мягкой обложке
ISBN 978-5-9912-0114-8
ББК 31.2
УДК 004.9:[620.9:621.3]
Аннотация
Справочник содержит обширные сведения по применению систем MATLAB и Simulink для научно-технических расчетов в электротехнике и энергетике. Особое внимание уделено проектированию и блочному математическому имитационному моделированию электротехнических и энергетических систем и устройств. Книга подготовлена при поддержке программы книгоиздания корпорации MathWorks, Inc. (США) - разработчика систем. Описаны современные реализации MATLAB 7.* + Simulink 6.*. Возможности систем MATLAB и Simulink проиллюстрированы в книге множеством примеров решения различных практических задач, в том числе рассмотрен ряд новых решений в области электроэнергетики. Книга может быть использована как в качестве детального описания и руководства пользователя, так и самоучителя. Для научных работников и инженеров в области электротехники и энергетики и смежных с ними областей, преподавателей, аспирантов и студентов вузов технического, и, прежде всего, энергетического профиля.

Оглавление

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 3

БЛАГОДАРНОСТИ И АДРЕСА ДЛЯ СВЯЗИ 7

ЧАСТЬ 1. БАЗОВАЯ МАТРИЧНАЯ СИСТЕМА MATLАB 9

Глава 1. ОСНОВЫ РАБОТЫ, ИНТЕРФЕЙС И ГРАФИКА МАТРИЧНОЙ СИСТЕМЫ MATLAB 9
1.1. НАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ 9
1.1.1. Начальные сведения о матрицах 9
1.1.2. Назначение матричной системы MATLAB 10
1.1.3. Системные требования к установке MATLAB 10
1.1.4. Инсталляция системы 10
1.2. НАЧАЛО РАБОТЫ С MATLAB 7 11
1.2.1. Запуск MATLAB и работа в режиме диалога 11
1.2.2. Понятие о сессии работы с системой MATLAB 11
1.2.3. Интерфейс системы MATLAB 12
1.2.4. Операции строчного редактирования 15
1.2.5. Команды управления окном 15
1.3. ПРОСТЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ В MATLAB 16
1.3.1. MATLAB в роли мощного научного калькулятора 16
1.3.2. Форма вывода и перенос строки в сессии 16
1.3.3. Запуск примеров применения MATLAB из командной строки 17
1.4. ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ MATLAB 18
1.4.1. Понятие о математическом выражении 18
1.4.2. Действительные и комплексные числа 18
1.4.3. Форматы чисел 19
1.4.4. Константы и системные переменные 19
1.4.5. Текстовые комментарии в программах 20
1.4.6. Переменные и присваивание им значений 20
1.4.7. Уничтожение определений переменных 21
1.4.8. Операторы и встроенные функции MATLAB 21
1.4.9. Применение оператора : (двоеточие) 23
1.4.10. Функции пользователя 24
1.4.11. Сообщения об ошибках и исправление ошибок 25
1.5. ФОРМИРОВАНИЕ ВЕКТОРОВ И МАТРИЦ 26
1.5.1. Задание векторов и матриц и доступ к их элементам 26
1.5.2. Задание векторов и матриц с комплексными элементами 27
1.5.3. Понятие о матричных операциях и магические матрицы 27
1.5.4. Удаление столбцов и строк матриц 28
1.6. ОПЕРАЦИИ С РАБОЧЕЙ ОБЛАСТЬЮ, ТЕКСТОМ СЕССИИ И РЕДАКТОРОМ M-ФАЙЛОВ 28
1.6.1. Дефрагментация рабочей области 28
1.6.2. Сохранение рабочей области сессии 28
1.6.3. Ведение дневника 29
1.6.4. Загрузка рабочей области сессии 30
1.6.5. Работа с редактором m-файлов 30
1.6.6. Завершение вычислений и работы с системой 31
1.7. ИНТЕРАКТИВНАЯ СПРАВКА ИЗ КОМАНДНОЙ СТРОКИ 31
1.7.1. Вызов списка разделов интерактивной справки 31
1.7.2. Справка по конкретному объекту 32
1.7.3. Справка по группе объектов 32
1.7.4. Справка по ключевому слову 33
1.7.5. Дополнительные справочные команды 33
1.8. РАБОТА С ДЕМОНСТРАЦИОННЫМИ ПРИМЕРАМИ С КОМАНДНОЙ СТРОКИ 34
1.8.1. Вызов списка демонстрационных примеров 34
1.8.2. Встроенные фигуры 34
1.8.3 Просмотр текстов примеров и m-файлов 34
1.9. ЗНАКОМСТВО С ДВУМЕРНОЙ ГРАФИКОЙ MATLAB 35
1.9.1. Особенности двумерной графики MATLAB 7 35
1.9.2. Графики функций одной переменной 35
1.9.3. Графики ряда функций 35
1.9.4. Графическая функция fplot 36
1.10. ЗНАКОМСТВО С ТРЕХМЕРНОЙ ГРАФИКОЙ MATLAB 37
1.10.1. Построение трехмерных графиков 37
1.10.2. Вращение графиков мышью 38
1.10.3. Контекстное меню графиков 39
1.11. ОСНОВЫ ДЕСКРИПТОРНОЙ ГРАФИКИ 39
1.11.1. Объекты дескрипторной графики и их иерархия 39
1.11.2. Создание графического окна и управление им 41
1.11.3. Создание координатных осей и управление ими 42
1.11.4. Пример применения объекта дескрипторной графики 42
1.11.5. Дескрипторы объектов 43
1.11.6. Операции над графическими объектами 43
1.11.7. Примеры дескрипторной графики 44
1.11.8. Пример программы визуализации электрических разрядов 46

Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ И ФУНКЦИИ 47
2.1. ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ И ЛОГИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ 47
2.1.1. Арифметические матричные операторы и функции 47
2.1.2. Операции отношения 48
2.1.2. Логические операции и операторы 50
2.2. СПЕЦИАЛЬНЫЕ СИМВОЛЫ 51
2.2.1. Специальные символы 51
2.2.2. Системные переменные и константы 53
2.2. РАБОТА СО СПЕЦИАЛЬНЫМИ ДАННЫМИ 55
2.2.1. Поразрядная обработка данных 55
2.2.2. Обработка множеств 56
2.2.3. Работа с функциями времени и даты 57
2.4. ВЫЧИСЛЕНИЕ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ФУНКЦИЙ 59
2.4.1. Алгебраические и арифметические функции 59
2.4.2. График вольтамперной характеристики идеального диода 61
2.4.3. График зависимости коэффициента лавинного умножения носителей от напряжения на p-n-переходе 62
2.4.4. График семейства вольтамперных характеристик мощного полевого транзистора 64
2.4.5. Вычисление тригонометрических и обратных тригонометрических функций 65
2.4.6. Вычисление гиперболических и обратных гиперболических функций 67
2.5. ОПЕРАЦИИ С ЧИСЛАМИ 68
2.5.1. Округление и смена знака чисел 68
2.5.2. Операции с комплексными числами 70
2.6. ВЫЧИСЛЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ МАТЕМАТИЧЕСКИХ ФУНКЦИЙ 70
2.6.1. Функции Эйри 70
2.6.2. Функции Бесселя 71
2.6.3. Бета-функция и ее варианты 74
2.6.4. Эллиптические функции и интегралы 75
2.6.5. Функции ошибки 76
2.6.6. Интегральная показательная функция 77
2.6.7. Гамма-функция и ее варианты 77
2.6.8. Ортогональные полиномы Лежандра 78
2.7. НОВЫЕ ФУНКЦИИ MATLAB 79

Глава 3. ОПЕРАЦИИ С ВЕКТОРАМИ И МАТРИЦАМИ 80
3.1. СОЗДАНИЕ МАТРИЦ С ЗАДАННЫМИ СВОЙСТВАМИ 80
3.1.1. Создание единичной матрицы 80
3.1.2. Создание матрицы с единичными элементами 80
3.1.3. Создание матрицы с нулевыми элементами 81
3.1.4. Создание линейного массива равноотстоящих точек 81
3.1.5. Создание вектора равноотстоящих в логарифмическом масштабе точек 81
3.1.6. Создание массивов со случайными элементами 82
3.2. ОПЕРАЦИИ С МАТРИЦАМИ 84
3.2.1. Конкатенация матриц 84
3.2.2. Создание матриц с заданной диагональю 85
3.2.3. Перестановки элементов матриц 86
3.2.4. Вычисление произведений 87
3.2.5. Суммирование элементов массивов 88
3.2.6. Функции формирования матриц 88
3.2.7. Поворот матриц 89
3.2.8. Выделение треугольных частей матриц 90
3.2.9. Операции с пустыми матрицами 90
3.3. СОЗДАНИЕ И ВЫЧИСЛЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ МАТРИЦ 91
3.3.1. Сопровождающие матрицы 91
3.3.2. Тестовые матрицы 91
3.3.3. Матрицы Адамара 92
3.3.4. Матрицы Ганкеля 92
3.3.5. Матрицы Гильберта 93
3.3.6. Матрицы магического квадрата 93
3.3.7. Матрицы Паскаля 93
3.3.8. Матрицы Россера 94
3.3.9. Матрицы Теплица 95
3.3.10. Матрица Вандермонда 95
3.3.11. Матрицы Уилкинсона 95
3.4. МАТРИЧНЫЕ ОПЕРАЦИИ ЛИНЕЙНОЙ АЛГЕБРЫ 96
3.4.1. Матричные функции 96
3.4.2. Вычисление нормы и чисел обусловленности матрицы 97
3.4.3. Определитель и ранг матрицы 99
3.4.4. Определение нормы вектора 99
3.4.5. Определение ортонормированного базиса матрицы 100
3.4.6. Функции приведения матрицы к треугольной форме 100
3.4.7. Определение угла между двумя подпространствами 101
3.4.8. Вычисление следа матрицы 101
3.4.9. Разложение Холецкого 101
3.4.10. Обращение матриц – функции inv, pinv 101
3.4.11. LU- и QR-разложение 102
3.4.12. Вычисление собственных значений и сингулярных чисел 104
3.4.13. Приведение матриц к форме Шура и Хессенберга 106

Глава 4. ЧИСЛЕННЫЕ МЕТОДЫ В ЭНЕРГЕТИКЕ 107
4.1. РЕШЕНИЕ СИСТЕМ ЛИНЕЙНЫХ УРАВНЕНИЙ (СЛУ) 107
4.1.1. Элементарные средства 107
4.1.2. Решение систем линейных уравнений с ограничениями 109
4.1.3. Решение систем линейных уравнений с комплексными элементами 110
4.2. РЕШЕНИЕ СЛУ С РАЗРЕЖЕННЫМИ МАТРИЦАМИ 111
4.2.1. Точное решение, метод наименьших квадратов и сопряженных градиентов 111
4.2.2. Двунаправленный метод сопряженных градиентов 113
4.2.3. Устойчивый двунаправленный метод 114
4.2.4. Метод сопряженных градиентов 114
4.2.5. Квадратичный метод сопряженных градиентов 115
4.2.6. Метод минимизации обобщенной невязки 115
4.2.7. Квазиминимизация невязки – функция qmr 115
4.3. ВЫЧИСЛЕНИЕ КОРНЕЙ ФУНКЦИЙ 116
4.3.1. Вычисление корней функций одной переменной 116
4.3.2. Графическая иллюстрация поиска корней функций 117
4.3.3. Поиск корня с помощью функций fsolve 118
4.4. ВЫЧИСЛЕНИЕ МИНИМУМОВ ФУНКЦИЙ 118
4.4.1. Минимизация функции одной переменной 118
4.4.2. Минимизация функций нескольких переменных симплекс-методом 119
4.4.3. Минимизация тестовой функции Розенброка 120
4.4.4. Другие средства минимизации функций нескольких переменных 120
4.5. АППРОКСИМАЦИЯ ПРОИЗВОДНЫХ 121
4.5.1. Аппроксимация лапласиана 121
4.5.2. Аппроксимация производных конечными разностями 122
4.5.3. Вычисление градиента функции 123
4.6. ЧИСЛЕННОЕ ИНТЕГРИРОВАНИЕ 125
4.6.1. Интегрирование методом трапеций 125
4.6.2. Интегрирование методом квадратур 126
4.6.3. Вычисление двойных и тройных интегралов 127
4.7. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОПЕРАЦИИ С ПОЛИНОМАМИ 128
4.7.1. Определение полиномов 128
4.7.2. Умножение и деление полиномов 128
4.7.3. Вычисление полиномов 128
4.7.4. Вычисление корней полинома 130
4.7.5. Вычисление производной полинома 130
4.7.6. Решение полиномиальных матричных уравнений 131
4.7.7. Разложение полиномов на простые дроби 131
4.8. РЕШЕНИЕ ОБЫКНОВЕННЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ (ОДУ) 132
4.8.1. Определение ОДУ 132
4.8.2. Решатели ОДУ 133
4.8.3. Использование решателей систем ОДУ 134
4.9. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ 137
4.9.1. Пример на движение брошенного вверх тела 137
4.9.2. Примеры решения системы ОДУ Ван-дер-Поля 138
4.9.3. Вычисление реакции системы второго порядка на заданное воздействие 140
4.9.4. Решение уравнений Лотки-Вольтерра двумя методами 141
4.9.5. Решение системы Лотки-Вольтерра с запаздывающим аргументом 143
4.9.6. Решение системы дифференциальных уравнений с двусторонними граничными условиями 145
4.9.7. Моделирование странного аттрактора Лоренца 146
4.9.8. Решение жесткой алгебраически-дифференциальной системы уравнений 148
4.9.9. Доступ к примерам на решение дифференциальных уравнений 149
4.9.10. Решения дифференциальных уравнений в частных производных 151

Глава 5. ОБРАБОТКА ДАННЫХ 153
5.1. ОБРАБОТКА ДАННЫХ МАССИВОВ 153
5.1.1. Нахождение максимального и минимального элементов массива 153
5.1.2. Сортировка элементов массива 154
5.1.3. Нахождение средних и срединных значений 156
5.1.4. Вычисление стандартного отклонения 157
5.1.5. Вычисление коэффициентов корреляции 157
5.1.6. Вычисление матрицы ковариации 158
5.2. ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДАННЫХ 158
5.2.1. Триангуляция Делоне 158
5.2.2. Вычисление выпуклой оболочки 160
5.2.3. Вычисление площади полигона 160
5.2.4. Анализ попадания точек внутрь полигона 161
5.2.5. Построение диаграммы Вороного 162
5.3. ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ФУРЬЕ 163
5.3.1. Основные определения 163
5.3.2. Одномерное прямое быстрое преобразование Фурье 164
5.3.3. Многомерное прямое преобразование Фурье 166
5.3.4. Перегруппировка массивов 166
5.3.5. Одномерное быстрое обратное преобразование Фурье 168
5.4. СВЕРТКА И ДИСКРЕТНАЯ ФИЛЬТРАЦИЯ 168
5.4.1. Свертка прямая и обратная 169
5.4.2. Свертка двумерных массивов 169
5.4.3. Дискретная одномерная фильтрация 169
5.4.4. Двумерная фильтрация 172
5.4.5. Коррекции фазовых углов 172
5.5. ИНТЕРПОЛЯЦИЯ И АППРОКСИМАЦИЯ ДАННЫХ 173
5.5.1. Полиномиальная регрессия 173
5.5.2. Фурье-интерполяция периодических функций 174
5.5.3. Интерполяция на неравномерной сетке 175
5.5.4. Одномерная табличная интерполяция 177
5.5.5. Двумерная табличная интерполяция 177
5.5.6. Трехмерная табличная интерполяция 179
5.5.7. N-мерная табличная интерполяция 180
5.5.8. Интерполяция кубическим сплайном 180
5.6. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ВИДЫ ИНТЕРПОЛЯЦИИ 181
5.6.1. Сравнение видов двумерной интерполяции поверхности 181
5.6.2. Сравнение видов интерполяции при контурных графиках 184
5.6.3. Пример многомерной интерполяции 184
5.6.4. 3D геометрический анализ и интерполяция 185
5.6.5. Другие представления сложных фигур 188
5.7. ОБРАБОТКА ДАННЫХ В ГРАФИЧЕСКОМ ОКНЕ 189
5.7.1. Доступ к средствам обработки данных в графическом окне 189
5.7.2. Полиномиальная регрессия для табличных данных 190
5.7.3. Оценка погрешности аппроксимации 191
5.7.4. Расширенные возможности окна приближения кривых 193
5.7.5. Сплайновая и эрмитовая интерполяции в графическом окне 193
5.7.6. Графическая визуализация разложения в ряд Тейлора 196

Глава 6. ТИПОВЫЕ СРЕДСТВА ПРОГРАММИРОВАНИЯ 197
6.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ПРОГРАММИРОВАНИЯ 197
6.1.1. Назначение языка программирования MATLAB 197
6.1.2. Основные средства программирования 197
6.1.3. Основные типы данных 198
6.1.4. Виды программирования 199
6.1.5. Двойственность операторов, команд и функций 199
6.1.6. Некоторые ограничения 200
6.1.7. Исполнение программных объектов 200
6.2. M-ФАЙЛЫ СЦЕНАРИЕВ И ФУНКЦИЙ 200
6.2.1. Структура и свойства файлов сценариев 200
6.2.2. Структура M-файла-функции 201
6.2.3. Статус переменных в функциях 203
6.2.4. Команда глобализации переменных global 204
6.2.5. Использование подфункций 204
6.2.6. Частные каталоги 205
6.3. ОБРАБОТКА ОШИБОК И КОММЕНТАРИИ 206
6.3.1. Вывод сообщений об ошибках 206
6.3.2. Функция lasterr и обработка ошибок 206
6.3.3. Комментарии 207
6.4. ФУНКЦИИ С ПЕРЕМЕННЫМ ЧИСЛОМ АРГУМЕНТОВ 208
6.4.1. Функции подсчета числа аргументов 208
6.4.2. Переменные varargin и varargout 209
6.5. ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ С M-ФАЙЛАМИ 209
6.5.1. Выполнение m-файлов-функций 209
6.5.2. Создание P-кодов 210
6.6. УПРАВЛЯЮЩИЕ СТРУКТУРЫ 211
6.6.1. Диалоговый ввод 211
6.6.2. Условный оператор if…elseif…else…end 212
6.6.3. Циклы типа for…end 212
6.6.4. Циклы типа while…end 214
6.6.5. Конструкция переключателя switch…case…end 215
6.6.6. Конструкция try…catch…end 216
6.6.7. Операторы break, continue и return 217
6.6.8. Пустые матрицы в структурах if и while 218
6.6.9. Создание паузы в вычислениях 218
6.7. ОСНОВЫ ОБЪЕКТНО-ОРИЕНТИРОВАННОГО ПРОГРАММИРОВАНИЯ 219
6.7.1. Основные понятия 219
6.7.2. Классы объектов 219
6.7.3. Создание класса или объекта 220
6.7.4. Проверка принадлежности объекта к заданному классу 220
6.7.5. Другие функции объектно-ориентированного программирования 221
6.8. HANDLE- И INLINE-ФУНКЦИИ 221
6.8.1. Задание handle-функции 221
6.8.2. Вычисление и применение handle-функций 222
6.8.3. Inline-функции 222
6.8.4. Преобразования handle- и inline-функций 223
6.9. ОТЛАДКА ПРОГРАММ 223
6.9.1. Общие замечания по отладке m-файлов 223
6.9.2. Команды отладки программ 223
6.9.3. Вывод листинга m-файла с пронумерованными строками 224
6.9.4. Установка, удаление и просмотр точек прерывания 224
6.9.5. Управление исполнением m-файла 225
6.9.6. Просмотр рабочей области 226
6.9.7. Профилирование m-файлов 226
6.9.8. Создание итогового отчета 228
6.9.9. Построение диаграмм Парето 229
6.10. ПРОФИЛИРОВАНИЕ ПРОГРАММ В MATLAB 7 229
6.10.1. Утилита профилирования программ Profiler и ее запуск 229
6.10.2. Пример профилирования программы 229
6.10.3. Профилирование избранных функций программы 231
6.10.4. Профилирование строк общего программного кода 232
6.11. О КОМПИЛЯЦИИ MATLAB-ПРОГРАММ 232

Глава 7. ВИЗУАЛЬНОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ GUI 233
7.1. СРЕДСТВА ВИЗУАЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ GUIDE 233
7.1.1. Состав и назначение средств проектирования GUIDE 233
7.1.2. Открытие окна инструмента GUIDE 233
7.1.3. Окно создания нового приложения с GUI 234
7.1.4. Свойства объектов GUI 238
7.1.5. Пример задания кнопки и работа с инспектором свойств объектов 240
7.1.6. Вид всех компонентов и редактирование их свойств 241
7.2. РАБОТА С ЗАГОТОВКАМИ ПРИМЕРОВ 243
7.2.1. Простой пример вычисления массы вещества 243
7.2.2. Пример на построение графиков из списка 246
7.3. ДЕТАЛЬНАЯ РАБОТА С ИНСТРУМЕНТОМ GUIDE 248
7.3.1. Установка опций окна компонентов 248
7.3.2. Работа с меню File 250
7.3.3. Ввод компонентов и их редактирование 251
7.3.4. Средства обзора приложения 254
7.3.5. Операции разметки объектов 255
7.3.6. Операции позиции Tools меню 256
7.3.7. Конструирование меню окна приложения с GUI 258
7.3.8. Конструирование контекстного меню окна приложения с GUI 263
7.3.9. Применение рамки и группы кнопок 269
7.3.10. Интерпретация программы приложения 274
7.3.11. Несколько советов по созданию приложений с GUI 274
7.4. СТАНДАРТНЫЕ ДИАЛОГОВЫЕ ОКНА MATLAB 275
7.4.1. Набор диалоговых окон 275
7.4.2. Справка по диалоговым окнам и их свойства 276
7.4.3. Работа с простыми диалоговыми окнами 276
7.4.4. Диалоговые окна множественного типа 278
7.4.5. Диалоговые окна файловых операций 281
7.4.6. Диалоговые окна установки цвета и шрифтов 282
7.4.7. Диалоговые окна параметров страницы и печати 283
7.4.8. Другие диалоговые окна 289

Глава 8. СИМВОЛЬНЫЕ ВЫЧИСЛЕНИЯ 291
8.1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О ПАКЕТЕ SYMBOLIC MATH 291
8.1.1. Назначение пакета Symbolic Math 291
8.1.2. Справка из командной строки 292
8.1.3. Демонстрационные примеры пакета 292
8.2. РАБОТА С ОБЪЕКТАМИ СИМВОЛЬНЫХ ВЫЧИСЛЕНИЙ 293
8.2.1. Задание символьных переменных 293
8.2.2. Задание списка символьных переменных 294
8.2.3. Работа с комплексными числами 294
8.3. ВЫВОД И ПРЕОБРАЗОВАНИЯ СИМВОЛЬНЫХ ВЫРАЖЕНИЙ 294
8.3.1. Вывод символьного выражения 294
8.3.2. Представления выражений в формах LaTeX, C и Fortran 295
8.3.3. Контроль допустимости имен 295
8.3.4. Векторизация символьных выражений 295
8.4. АРИФМЕТИКА ПРОИЗВОЛЬНОЙ ТОЧНОСТИ 295
8.4.1. Установка количества знаков чисел 295
8.4.2. Вычисления в арифметике произвольной точности 295
8.4.3. Обращения к функциям Maple на примере вычисления факториала 296
8.5. СИМВОЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ С МАТРИЦАМИ 296
8.5.1. Задание или извлечение диагональных элементов матриц 296
8.5.2. Обращение матрицы 297
8.5.3. Вычисление детерминанта и ранга матрицы 297
8.5.4. Приведение матриц к треугольным формам 298
8.5.5. Нуль-пространство матрицы 298
8.5.6. Вычисление собственных значений и векторов матриц 298
8.5.7. Другие матричные функции 299
8.6. СИМВОЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ МАТЕМАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА 300
8.6.1. Вычисления производных, интегралов и пределов 300
8.6.2. Разложение выражения в ряд Тейлора 301
8.6.3. Вычисления матрицы Якоби 302
8.6.4. Вычисление сумм рядов 302
8.6.5. Решение алгебраических уравнений 303
8.6.6. Решение дифференциальных уравнений 304
8.7. ИНТЕГРАЛЬНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ 304
8.7.1. Прямое и обратное преобразования Фурье 304
8.7.2. Прямое и обратное преобразования Лапласа 306
8.7.3. Прямое и обратное Z-преобразования 308
8.8. СИМВОЛЬНЫЕ ОПЕРАЦИИ С ВЫРАЖЕНИЯМИ 309
8.8.1. Упрощение выражений 309
8.8.2. Расширение выражений 309
8.8.3. Разложение выражений на простые множители 310
8.8.4. Комплектование по степеням 310
8.8.5. Приведение к рациональной форме 310
8.8.6. Приведение к схеме Горнера 310
8.8.7. Операции с подстановками 311
8.8.8. Обращение функции 311
8.8.9. Суперпозиция функций 312
8.9. ПРЕОБРАЗОВАНИЯ ОБЪЕКТОВ 312
8.9.1. Преобразование символьной матрицы в числовую 312
8.9.2. Преобразование вектора коэффициентов полинома в символьный полином 313
8.9.3. Преобразование символьного полинома в вектор его коэффициентов 313
8.9.4. Преобразование символьного объекта в строковый 314
8.10. ВЫЧИСЛЕНИЕ СПЕЦИАЛЬНЫХ ФУНКЦИЙ 314
8.10.1. Интегральные синус и косинус 314
8.10.2. Дзета-функция Римана 314
8.10.3. W-функция Ламберта 314
8.10.4. Суммы Римана 315
8.11. ГРАФИЧЕСКИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПАКЕТА 315
8.11.1. Графики символьных функций 315
8.11.2. Калькулятор и графопостроитель 315
8.11.3. Контурные графики 315
8.11.4. Трехмерные графики параметрически заданных функций 316
8.11.5. Полярные графики 317
8.11.6. Графики поверхностей 319
8.12. ДОСТУП К РЕСУРСАМ ЯДРА СИСТЕМЫ MAPLE 319
8.12.1. Доступ к ядру системы Maple 319
8.12.2. Численное вычисление Maple-функций 320
8.12.3. Вызов списка функций Maple и справки 320
8.12.4. Инсталляция Maple-процедур 321
8.13. КОМПЛЕКСНЫЙ ПРИМЕР НА ИССЛЕДОВАНИЕ ФУНКЦИИ 321
8.13.1. Задание функции и построение ее графика 321
8.13.2. Поиск и визуализация корней третьей производной 322
8.13.3. Нахождение и визуализация локальных экстремумов 323
8.14. НОВЫЕ ФУНКЦИИ ПАКЕТА SYMBOLIC MATH TOOLBOX 3.1 324
8.14.1. Новые функции округления чисел 324
8.14.2. Новая функция quorem 325
8.14.3. Новые функции Дирака dirac и Хевисайда heaviside 325
8.14.4. Новая функция сортировки sort 325
8.14.5. Новая функция вычисления коэффициентов полиномов
с многими переменными 325
8.14.6. Новая функция reshape задания символьных массивов 326
8.14.7. Новые функции преобразования 326
8.14.8. Функции вычисления логарифмов 326
8.14.9. Функция вычисления по модулю 326
8.15. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ СИМВОЛЬНЫХ ОПЕРАЦИЙ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ РАСЧЕТАХ 327
8.15.1. Задачи на комбинированное соединение компонентов 327
8.15.2. Задачи на передачу энергии от двух источников постоянного тока 327
8.15.3. Пример применения метода узловых потенциалов 328
8.15.4. Расчет мостовой схемы методом контурных токов 329
8.15.5. Примеры расчета цепей на переменном токе 330
8.15.6. Примеры расчета переходных процессов в RC-цепях 331
8.15.7. Пример на применение интеграла Дюамеля 333
8.15.8. Пример расчета переходных процессов включения реле 334
8.15.9. Расчет и построение АЧХ и ФЧХ электрических цепей 335
ЧАСТЬ 2. CИСТЕМА МОДЕЛИРОВАНИЯ SIMULINK 338

Глава 9. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И SIMULINK 338
9.1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ 338
9.2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ МОДЕЛЕЙ И ИХ СВОЙСТВА 338
9.2.1. Основные виды моделей 338
9.2.2. Основные свойства моделей 339
9.3. ЦЕЛИ, ПРИНЦИПЫ И ТЕХНОЛОГИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ 339
9.3.1. Цели моделирования 339
9.3.2. Понятие о сигналах 340
9.3.3. Основные принципы моделирования 341
9.3.4. Технология моделирования 341
9.3.5. Основные методы решения задач моделирования 342
9.3.6. Контроль правильности модели 344
9.4. НЕКОТОРЫЕ ЗАМЕЧАНИЯ О МОДЕЛИРОВАНИИ 345
9.4.1. Недостатки моделирования с помощью систем компьютерной математики 345
9.4.2. О моделировании задач управления 346
9.4.3. Понятие о динамических объектах 346
9.4.4. О моделировании линейных систем 348
9.4.5. Понятие об идентификации систем 348
9.5. ВИДЫ МОДЕЛЕЙ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ И ИХ ХАРАКТЕРИСТИКИ 349
9.5.1. Дифференциальное уравнение 349
9.5.2. Передаточная функция 349
9.5.3. Импульсная характеристика (ИХ) w(t) 350
9.5.4. Переходная характеристика или функция h(t) 350
9.5.5. Свертка и интеграл свертки 350
9.5.6. Основы спектрального анализа и синтеза 351
9.5.7. Частотные характеристики 353
9.5.8. Модель для переменных состояния 354
9.5.9. Дискретные модели и Z-преобразования 354
9.6. ПОНЯТИЯ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ 356
9.6.1. Некоторые понятия статистического моделирования 356
9.6.2. Решение задач комбинаторики 357
9.6.3. Дискретные и непрерывные случайные величины 357
9.6.4. Законы распределения и статистические функции 358
9.6.5. Дискретные модели, учитывающие шум наблюдения 359
9.7. МЕТОДЫ ОЦЕНИВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ 360
9.7.1. Оценивание параметрических моделей 360
9.7.2. Оценивание импульсной характеристики 361
9.7.3. Оценивание спектров и частотных характеристик 362
9.8. ОСНОВНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ ПАКЕТА SIMULINK 362
9.8.1. Назначение пакета 362
9.8.2. Общие возможности Simulink 364
9.8.3. Новые возможности Simulink 5/6 365
9.9. ЗАПУСК SIMULINK И ОСНОВЫ РАБОТЫ С ПАКЕТОМ 366
9.9.1. Интеграция пакета Simulink с системой MATLAB 366
9.9.2. Запуск моделей Simulink из среды MATLAB 367
9.9.3. Особенности интерфейса Simulink 367
9.10. РАБОТА С ДЕМОНСТРАЦИОННЫМИ ПРИМЕРАМИ 368
9.10.1. Поиск и загрузка модели аттрактора Лоренца 368
9.10.2. Установка параметров компонентов модели 369
9.10.3. Установка параметров моделирования 369
9.10.4. Запуск процесса моделирования 371
9.10.5. Решение дифференциальных уравнений Ван-дер-Поля 372
9.10.6. Изменение характера нелинейности модели 373
9.10.7. Как добавить в модель графопостроитель 374
9.11. РАБОТА С РЕДАКТОРОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ 376
9.11.1. Решение уравнений Ван-дер-Поля 376
9.11.2. Решение уравнений аттрактора Лоренца 377
9.12. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ 377
9.12.1. Моделирование кубика с пружинкой 377
9.12.2. Информационное обеспечение примера 378
9.12.3. Моделирование системы терморегулирования дома 378
9.12.4. Использование субмоделей 380
9.12.5. Моделирование работы унитаза 380
9.13. ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ ВОЗМОЖНОСТИ SIMULINK 381
9.13.1. Применение логических операций 381
9.13.2. Визуальный контроль типов данных 383
9.14. ОСОБЕННОСТИ РЕАЛИЗАЦИИ SIMULINK 6 383
9.14.1. Новые разделы библиотеки Simulink 6 383
9.14.2. Подборка блоков из ящиков Blockset и Toolbox 385
9.14.3. Новое окно установки параметров моделирования Simulink 6 386
9.14.4. Новые кнопки на панели инструментов Simulink 6 386
9.14.5. Новый навигатор моделей Model Explorer 387
9.15. ПРОСТЫЕ ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ SIMULINK 6.4/6.5 В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ 388
9.15.1. Моделирование передачи энергии от двух источников постоянного напряжения в нагрузку 388
9.15.2. Моделирование системы с тремя источниками постоянного напряжения 389
9.15.3. Построение субмоделей мощного полевого транзистора 391
9.15.4. Моделирование характериографа для построения семейства ВАХ мощного полевого транзистора 394
9.15.5. Моделирование построения передаточной характеристики мощного полевого транзистора 395
9.15.6. Моделирование ключа на мощном полевом транзисторе 397

Глава 10. РАБОТА SIMULINK С ФАЙЛАМИ 401
10.1. ИНТЕРФЕЙС БРАУЗЕРА БИБЛИОТЕК 401
10.1.1. Окно браузера библиотек Simulink 401
10.1.2. Состав основной библиотеки блоков 402
10.1.3. Заголовок и строка состояния 403
10.1.4. Меню окна браузера библиотек 403
10.1.5. Настройка параметров Simulink 403
10.1.6. Меню Edit браузера библиотек 405
10.1.7. Меню View браузера библиотек 407
10.1.8. Справка по браузеру библиотек 407
10.1.9. Панель инструментов окна браузера библиотек 407
10.2. ИНТЕРФЕЙС ОКНА МОДЕЛЕЙ SIMULINK 408
10.2.1. Панель инструментов окна моделей 408
10.2.2. Основное меню пакета Simulink 408
10.2.3. Меню File окна модели 409
10.2.4. Контроль источников 410
10.2.5. Вывод окна свойств текущей модели 410
10.3. ПЕЧАТЬ ТЕКУЩЕЙ МОДЕЛИ 412
10.4. НОВОЕ В ВЕРСИИ SIMULINK 6 412

Глава 11. ПОДГОТОВКА И ЗАПУСК МОДЕЛИ 413
11.1. СОЗДАНИЕ МОДЕЛИ 413
11.1.1. Постановка задачи и начало создания модели 413
11.1.2. Ввод текстовой надписи 414
11.1.3. Размещение блоков в окне модели 414
11.1.4. Выделение блока модели 414
11.1.5. Меню редактирования Edit 416
11.1.6. Применение буфера обмена 417
11.1.7. Выделение ряда блоков и их перенос 418
11.1.8. Запуск нескольких моделей одновременно 420
11.2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ОГРАНИЧИТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЯ 421
11.2.1. Постановка задачи 421
11.2.2. Создание и запуск модели ограничителя 421
11.2.3. Настройка масштаба осциллограмм 422
11.2.4. Сохранение модели 425
11.2.5. Модернизация и расширение модели 425
11.3. ОСНОВНЫЕ ПРИЕМЫ ПОДГОТОВКИ И РЕДАКТИРОВАНИЯ МОДЕЛИ 425
11.3.1. Добавление надписей и текстовых комментариев 426
11.3.2. Выделение, удаление и восстановление объектов 428
11.3.3. Вставка блоков и их соединение 428
11.3.4. Создание отвода линии 430
11.3.5. Удаление соединений 431
11.3.6. Изменение размеров блоков 432
11.3.7. Перемещение блоков и вставка блоков в соединение 432
11.3.8. Моделирование дифференцирующего устройства 433
11.3.9. Команды Undo и Redo в окне модели 434
11.4. ОПЕРАЦИИ ФОРМАТИРОВАНИЯ МОДЕЛИ 434
11.4.1. Меню форматирования Format 434
11.4.2. Примеры форматирования модели 435

Глава 12. БЛОКИ ИСТОЧНИКОВ И ПРИЕМА СИГНАЛОВ 435
12.1. БЛОКИ ПРОСТЫХ ИСТОЧНИКОВ 435
12.1.1. Общий обзор источников 435
12.1.2. Источник постоянного воздействия Constant 436
12.1.3. Источник синусоидального воздействия Sine Wave 438
12.1.4. Источник нарастающего воздействия Ramp 439
12.1.5. Источник одиночного скачка Step 440
12.1.6. Источник прямоугольных импульсов Pulse Generator 440
12.1.7. Земля Ground 441
12.2. ИСТОЧНИКИ ШУМОВЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ 441
12.2.1. Источник случайного сигнала с нормальным распределением Random Number 441
12.2.2. Источник случайного сигнала с равномерным распределением Uniform Random Number 442
12.2.3. Генератор белого шума Band Limited White Noice 443
12.3. ИСТОЧНИКИ СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ 443
12.3.1. Повторяющаяся последовательность Repeating Sequence 443
12.3.2. Сигнал-генератор Signal Generator 444
12.3.3. Генератор нарастающей частоты Chirp Generator 445
12.3.4. Конструктор сигналов 445
12.4. ИСТОЧНИКИ СИСТЕМНЫХ ДАННЫХ 447
12.4.1. Источник времени моделирования Clock 447
12.4.2. Цифровой источник времени Digital Clock 447
12.4.3. Блок получения данных из файлов From File 448
12.4.4. Блок получения данных из рабочего пространства From Workspace 448
12.4.5. Блок входа In 449
12.5. ВИРТУАЛЬНЫЕ РЕГИСТРАТОРЫ 451
12.5.1. Обзор блоков приема данных 451
12.5.2. Виртуальный осциллограф 452
12.5.3. Виртуальный «плавающий» осциллограф 454
12.5.4. Виртуальный графопостроитель XY Graph 455
12.5.5. Дисплей Display 456
12.6. ДРУГИЕ БЛОКИ ГРУППЫ SKINS 458
12.6.1. Заглушка Terminator 458
12.6.2. Задание выхода Out* и создание подсистемы 458
12.6.3. Блок остановки моделирования Stop 460
12.6.4. Блок сохранения данных в файле To File 461
12.6.5. Блок сохранения данных в рабочем пространстве To Workspace 461
12.7. БИБЛИОТЕКА МОДЕЛЕЙ КОММУТАЦИИ СИГНАЛОВ SIGNAL ROUTING 462
12.7.1. Обзор библиотеки Signal Routing 462
12.7.2. Блок создания шины Bus Creator 464
12.7.3. Блок шинного селектора Bus Selector 465
12.7.4. Блок выбора последнего сигнала Merge 465
12.7.5. Блок мультиплексирования Mux 467
12.7.6. Блок демультиплексирования Demux 468
12.7.7. Блоки для записи и считывания данных Data Store Memory, Data Store Write и Data Store Read 468
12.7.8. Блоки «беспроводной» связи From, Goto и Goto Tag Visibility 470
12.7.9. Ручной переключатель сигналов Manual Switch 471
12.7.10. Управляемый переключатель сигналов Switch 471
12.7.11. Многопортовый переключатель сигналов Multiport Switch 474
12.7.12. Селектор Selector 474
12.8. БИБЛИОТЕКА АТРИБУТОВ СИГНАЛОВ SIGNAL ATTRIBUTE 476
12.8.1. Состав библиотеки атрибутов сигналов 476
12.8.2. Блок преобразования типов сигналов Data Type Conversion 476
12.8.3. Установка начального значения сигнала IC 477
12.8.4. Блок согласования дискретных значений Rate Transition 477
12.8.5. Блок спецификации сигнала Signal Specification 477
12.8.6. Блок проверки сигналов Probe 479
12.8.7. Блок вычисления размера сигнала Width 479

Глава 13. БЛОКИ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ 480
13.1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ БИБЛИОТЕКА MATH 480
13.1.1. Обзор библиотеки Math 480
13.1.2. Блоки выполнения арифметических операций 481
13.1.3. Блоки вычисления элементарных функций 483
13.1.4. Блок выполнения логических операций Logical Operation 483
13.1.5 Блок выполнения побитовых логических операций Bitwise Logical Operator 484
13.1.6 Блок выполнения операций по таблице истинности Combinatorial Logic 485
13.1.7. Блоки масштабирования Gain и Slider Gain 486
13.1.8. Блоки Complex to Magniitude-Angle и Complex to Real-Imag 486
13.1.9. Блоки Real-Image to Complex и Magnitude-Phase to Complex 488
13.1.10. Блок поиска минимума и максимума MinMax 488
13.1.11. Блок алгебраического ограничения Algebraic Constraint 490
13.1.12. Матричные блоки Assignment, Matrix Concatenation и Reshape 490
13.1.13. Блок вычисления значений полинома Polynomial 491
13.2. БИБЛИОТЕКА НЕПРЕРЫВНЫХ БЛОКОВ CONTINUOUS 492
13.2.1. Раздел библиотеки Continuous 492
13.2.2. Дифференцирующий блок Derivative 493
13.2.3. Интегрирующий блок Integrator 494
13.2.4. Блок задания линеаризованной модели State-Space 495
13.2.5. Блок передаточной характеристики Transfer Fcn 496
13.2.6. Блок Zero-Pole 497
13.2.7. Блок фиксированной задержки Transport Delay 498
13.2.8. Блок управляемой задержки Variable Transport Delay 498
13.3. БЛОКИ ЗАДАНИЯ ТАБЛИЦ 499
13.3.1. Обзор блоков таблиц 499
13.3.2. Блок одномерной таблицы Look-Up Table 500
13.3.3. Блок двумерной таблицы Look-Up Table (2D) 502
13.3.4. Блок многомерной таблицы Look-Up Table (n-D) 502
13.3.5. Блок Interpolation (n-D) using PreLoop-Up 504
13.3.6. Блок таблицы с прямым доступом Direct Loop-Up Table (n-D) 505
13.3.7. Блок работы с индексами PreLook-Up Index Search 505
13.4. БЛОКИ ЗАДАНИЯ ФУНКЦИЙ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 507
13.4.1. Обзор функций пользователя 507
13.4.2. Блок задания функции Fcn 507
13.4.3. Блок задания функции MATLAB Fcn 508
13.4.4. Блок задания S-функций 508
13.4.5. Примеры применения S-функций 510
13.4.6. Блок создания S-функций S-Function Builder 512
13.5. НОВЫЕ РАЗДЕЛЫ БИБЛИОТЕКИ SIMULINK 6 512
13.5.1. Блоки раздела Logic and Bit Operations 512
13.5.2. Блоки раздела Additional Math & Discrete 514

Глава 14. НЕЛИНЕЙНЫЕ, ДИСКРЕТНЫЕ И СПЕЦИАЛЬНЫЕ БЛОКИ 515
14.1. НЕЛИНЕЙНЫЕ БЛОКИ 515
14.1.1. Обзор нелинейных блоков 515
14.1.2. Блок ограничения Saturation 515
14.1.3. Блок с зоной нечувствительности Dead Zone 516
14.1.4. Релейный блок Relay 516
14.1.5. Блок с ограничением скорости Rate Limiter 518
14.1.6. Блок квантования Quantizer 519
14.1.7. Блок фрикционных эффектов Coulombic and Viscous Friction 519
14.1.8. Блок люфта Backlash 519
14.1.9. Детектор пересечения заданного уровня Hit Crossing 520
14.2. ДИСКРЕТНЫЕ БЛОКИ 521
14.2.1. Обзор дискретных блоков 521
14.2.2. Блок дискретной единичной задержки Unit Delay 522
14.2.3. Блок экстраполятора нулевого порядка Zero-Order Hold 523
14.2.4. Блок экстраполятора первого порядка First-Order Hold 523
14.2.5. Блок дискретного интегратора времени Discrete-Time Integrator 524
14.2.6. Блок дискретного фильтра Discrete Filter 525
14.2.7. Блок памяти Memory 525
14.2.8. Блок дискретной передаточной функции Discrete Transfer Fcn 526
14.2.9. Блoк задания дискретной функции Discrete Zero Pole 527
14.2.10. Блок Discrete State Space 527
14.3. БИБЛИОТЕКИ SIMULINK EXTRAS 527
14.3.1. Обзор библиотеки Simulink Extras 527
14.3.2. Дополнительные дискретные блоки Additional Discrete 529
14.3.3. Дополнительные линейные блоки 529
14.3.4. Дополнительные блоки Additional Sinks 531
14.3.5. Блоки спектрального анализа 532
14.3.6. Блок кросс-коррелятора Cross-Correlator 533
14.3.7. Блок автокоррелятора Cross-Correlator 535
14.3.8. Обзор раздела библиотеки Flip Flops 535
14.3.9. Генератор тактовых импульсов Clock 536
14.3.10. Триггерные блоки 536
14.3.11 Пример построения широтно-импульсного модулятора 536
14.3.12. Раздел Linearization 537
14.3.13. Блок заданной временной задержки 538
14.4. БЛОКИ ПРЕОБРАЗОВАНИЙ 538
14.4.1. Обзор раздела преобразований Transformations 538
14.4.2. Блок преобразования температуры Celsius to Fahrenheit 540
14.4.3. Блок преобразования температуры Fahrenheit to Celsius 541
14.4.4. Блок преобразования углов Degress to Radians 541
14.4.5. Блок преобразования углов Radians to Degress 541
14.4.6. Блок преобразования координат Cartesian to Polar 541
14.4.7. Блок преобразования координат Polar to Cartesian 541
14.4.8. Блок преобразования 3D-координат Cartesian to Spherical 541
14.4.9. Блок преобразования 3D-координат Spherical to Cartesian 543
14.5. БИБЛИОТЕКА ВЕРИФИКАЦИИ МОДЕЛИ – MODEL VERIFICATION 543
14.5.1. Обзор блоков библиотеки Model Verification 543
14.5.2. Блоки контроля со статическими уровнями 544
14.5.3. Блоки динамического контроля 545
14.5.4. Блок контроля нуля Assertion 546
14.5.5. Блок контроля градиента дискретного сигнала Check Discrete Gradient 547
14.5.6. Блок контроля разрешения Check Input Resolution 548
14.6. БИБЛИОТЕКА ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ УТИЛИТ MODEL-WIDE UTILITIES 548
14.6.1. Обзор блоков библиотеки Model-Wide Utilities 548
14.6.2. Блок линеаризации модели в заданное время Times-Based Linearization 550
14.6.3. Блок линеаризации с запуском Trigger-Based Linearization 551
14.6.4. Блок задания информации о модели – Model info 552
14.6.5. Блок документирования модели – DocBlock 553

Глава 15. ПОДГОТОВКА И ПРИМЕНЕНИЕ ПОДСИСТЕМ 554
15.1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ПОДСИСТЕМАХ 554
15.2. СОЗДАНИЕ ПОДСИСТЕМЫ ИЗ ЧАСТИ ОСНОВНОЙ МОДЕЛИ 554
15.2.1. Постановка задачи о выделении подсистемы 554
15.2.2. Выделение блоков для подсистемы 554
15.2.3. Создание подсистемы из выделенных блоков 556
15.2.4. Вызов и просмотр подсистемы 556
15.2.5. Назначение портов ввода и вывода в подсистемах 556
15.2.6. Использование браузера моделей для работы с подсистемами 557
15.2.7. Модификация и редактирование подсистемы 558
15.2.8. Задание свойств подсистемы 559
15.2.9. Параметры портов ввода и вывода 559
15.2.10. Обзор библиотеки Ports&SubSystem 561
15.3. ПОСТРОЕНИЕ ПОДСИСТЕМ НА ОСНОВЕ БЛОКА SUBSYSTEM 562
15.3.1. Постановка задачи 562
15.3.2. Модель функционального генератора 562
15.3.3. Задание подсистемы с помощью блока SubSystem 562
15.3.4. Создание основной модели и ее испытание 563
15.4. УПРАВЛЯЕМЫЕ ПОДСИСТЕМЫ 565
15.4.1. Типы управляемых подсистем 565
15.4.2. Пример создания Е-подсистемы функционального генератора 565
15.4.3. Создание порта выхода Е-подсистемы 567
15.4.4. Т-подсистемы 567
15.4.5. Пример применения T-подсистемы 568
15.4.6. ET-подсистемы 569
15.4.7. Применение блоков Goto, Goto Tag visibility и From 570
15.5. ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ ПОДСИСТЕМ 572
15.5.1. Виртуальные подсистемы 572
15.5.2. Невиртуальные подсистемы 572
15.5.3. Семантика подсистем 573
15.5.4. Демонстрационные примеры применения подсистем 573
15.6. МАСКИРОВАННЫЕ ПОДСИСТЕМЫ 577
15.6.1. Механизм маскирования 577
15.6.2. Создание начальной модели 579
15.6.3. Подготовка к маскированию подсистемы 580
15.6.4. Запуск редактора маски 581
15.7. РАБОТА С МАСКАМИ 583
15.7.1. Редактор маски 583
15.7.2. Создание окна параметров блока 583
15.7.3. Инициализация параметров 584
15.7.4. Подготовка описания и документации блока 585
15.7.5. Создание простой пиктограммы блока 585
15.7.6.Проверка модели с созданной маской 587
15.7.7. Вывод описания и справки маски 588
15.7.8. Создание маски-справки 589
15.8. РАСШИРЕННЫЕ СРЕДСТВА СОЗДАНИЯ ПИКТОГРАММ БЛОКОВ 589
15.8.1. Задание текстовых надписей 589
15.8.2. Применение команд графики MATLAB 590
15.8.3. Средства специального оформления пиктограмм 590
15.8.4. Применение графического редактора пиктограмм 592
15.8.5. Задание пиктограммы в виде готового рисунка 595
15.9. СОЗДАНИЕ БИБЛИОТЕК ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ 595
15.9.1. Библиотека Commonly Used Simulink 6 595
15.9.2. Требования к библиотекам пользователя 596
15.9.3. Окно библиотеки пользователя 596
15.9.4. Перенос блоков в окно библиотеки 596
15.9.5. Применение библиотек пользователя 598

Глава 16. ИНСТРУМЕНТЫ И ПРАКТИКА МОДЕЛИРОВАНИЯ 598
16.1. МЕНЮ ИНСТРУМЕНТОВ TOOLS 598
16.1.1. Роль инструментальных средств Simulink 598
16.1.2. Меню инструментов Tools 599
16.2. РАБОТА С ОТЛАДЧИКОМ ГРАФИЧЕСКИХ S-МОДЕЛЕЙ 600
16.2.1. Запуск отладчика 600
16.2.2. Панель инструментов отладчика 601
16.2.3. Работа с отладчиком 601
16.2.4. Дополнительные возможности отладчика 603
16.2.5. Проверка порядка выполнения блоков 604
16.2.6. Оценка состояния отладчика 604
16.2.7. Управление отладчиком из командной строки MATLAB 605
16.3. БРАУЗЕР ДАННЫХ SIMULINK 606
16.4. ПОДГОТОВКА ОТЧЕТОВ ПО МОДЕЛИРОВАНИЮ 608
16.4.1. Что такое отчет? 608
16.4.2. Установки просмотра отчета 608
16.4.3. Запуск генератора отчетов 609
16.4.4. Редактирование отчета 610
16.4.5. Пример подготовки отчета 610
16.5. ИНСТРУМЕНТЫ УСКОРЕНИЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ 612
16.5.1. Профилировщик Profiler 612
16.5.2. Применение Simulink-ускорителя 616
16.5.3. Дискретизация моделей 618
16.6. РАБОТА С LTI-ВЬЮВЕРОМ 619
16.6.1. Вызов LTI-вьювера командой Linear analysis… 619
16.6.2. Выбор состояния системы 621
16.6.3. Выбор графических характеристик линейных систем 622
16.6.4. Конфигурация вывода графиков 622
16.6.5. Пример линеаризации нелинейной системы 624
16.7. ПРОЧИЕ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА 625
16.8. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИМЕРЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ 626
16.8.1. Построение спирали Карно 626
16.8.2. Синтез АМ-сигнала 626
16.8.3. Нестабильные линейные системы с обратной связью 627
16.8.4. Получение незатухающих почти синусоидальных колебаний 629
16.8.5. Доступ к демонстрационным примерам Simulink 630
16.9. ПРИМЕРЫ ПРИМЕНЕНИЯ ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫХ СРЕДСТВ SIMULINK 6.4 632
16.9.1. Применение инструмента Simulink Control Design 632
16.9.2. Построение АЧХ и ФЧХ двойного T-образного фильтра 634
16.9.3. Построение АЧХ и ФЧХ полосового фильтра 635
16.9.4. Построение АЧХ и ФЧХ линеаризованных нелинейных цепей и схем 637
16.10. ПРИМЕР СОЗДАНИЯ МОДЕЛИ В SIMULINK 6.4 НА ОСНОВЕ S-ФУНКЦИИ 642
16.10.1. Математическая модель магнитного материала 642
16.10.2. Описание S-функций модели магнитного материала 646
16.10.3. Моделирование нелинейной индуктивности 647

ЧАСТЬ 3. МОДЕЛИРОВАНИЕ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ 651

Глава 17. МОДЕЛИРОВАНИЕ В ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ 651
17.1. ПАКЕТ РАСШИРЕНИЯ SIMPOWERSYSTEMS 651
17.1.1. Назначение пакета расширения SimPowerSystems 651
17.1.2. Состав библиотек SimPowerSystems Blockset 651
17.1.3. Параметры и единицы их измерения 652
17.2. БИБЛИОТЕКА ИСТОЧНИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ELECTRICAL SOURCES 653
17.2.1. Источники электрической энергии и их применение 653
17.2.2. Пример применения источника постоянного тока 654
17.2.3. Пример применения управляемого источника тока 654
17.2.4. Примеры применения источника переменного тока 654
17.2.5. Моделирование амплитудной модуляции 656
17.3. ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И СИСТЕМ 656
17.3.1. Библиотека компонентов Elements 656
17.3.2. Примеры моделирования RLC-цепей 659
17.3.3. Работа с блоком Powergui 662
17.3.4. Моделирование устройств с однофазными трансформаторами 664
17.3.5. Моделирование устройств с трехфазными трансформаторами 669
17.3.6. Выключатели и ограничители пиковых напряжений 671
17.3.7. Моделирование линий передачи 674
17.3.8. Моделирование линии передачи с компенсаторами 677
17.4. МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ И УСТРОЙСТВ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ 679
17.4.1. Состав библиотеки энергетической электроники 679
17.4.2. Моделирование простых ключевых устройств 681
17.4.3. Моделирование устройств с мощными ключевыми полевыми транзисторами 683
17.4.4. Моделировани