Tài liệu trình bày cơ sở và hướng dẫn mô phỏng hệ thống điều khiển và truyền động điện bằng MATLAB và Simulink. Nội dung bao gồm việc sử dụng các công cụ hỗ trợ của MATLAB, khai báo, định dạng dữ liệu và viết các tệp m trong MATLAB để thực hiện các phép toán và mô phỏng. Ngoài ra, tài liệu còn đề cập đến thiết kế mô hình hệ thống và môi trường thử nghiệm theo thời gian thực.

1. MÔ PHỎNG HỆ THỐNG ĐTCS VÀ TĐĐ BẰNG
MATLAB & SIMULINK

2. XIII.1. Mở đầu
Mục tiêu:
• Cơ sở về Matlab
• Dữ liệu, quản lý dữ liệu và đồ hoạ trong Matlab
• Cơ sở về Simulink
• Các lựa chọn khi mô phỏng hệ thống bằng Simulink
• Mô phỏng các hệ thống ĐTCS trong Simulink
• Mô phỏng các hệ thống TĐĐ trong Simulink
• Xây dựng mô hình bằng Simulink

3. Tập hợp các bộ công cụ hỗ
trợ và thư viện
XIII.2. Cơ sở về Matlab
MATLAB
Các bộ công cụ hỗ trợ:
• Hệ thống điều khiển
• Xử lý tín hiệu
• Tối ưu hoá - nhận dạng
• Các hệ thống biến đổi
công suất
• Công cụ thời gian thực
• Simulink
• .....

4. XIII.2. Cơ sở về Matlab
Command Window
Cửa sổ nhật ký các
lệnh đã sử dụng
Nội dung của thư mục
hiện tại

5. XIII.2. Cơ sở về Matlab – Các khai báo, định dạng trong Matlab
Các ký hiệu:
• „ = “ Gán giá trị cho biến
• „ +, -, *, /, ^ “: Các phép tính
• „ ; “: Kết thúc việc nhập giá trị, gán tham số, kết thúc 1 hàng trong thủ
tục khai báo ma trận
• „ inf “: Vô cùng (dùng để loại bỏ thành phần tụ C trong nhánh RLC)
• „ i, j “: Các toán tử ảo (số phức)
• ...

6. XIII.2. Cơ sở về Matlab – Các khai báo, định dạng trong Matlab
Các hàm toán:
• sqrt(x): Căn bậc 2
• exp(x): Hàm mũ cơ số e
• log(x): logarit tự nhiên
• abs(x): Giá trị tuyệt đối
• real(x): Lấy phần thực
• imag(x): Lấy phần ảo
• phase(x): Góc pha của số phức
• rem(x,y): lấy số dư của x/y
• round(x): Làm tròn số
• ceil(x): Làm tròn lên trên
• floor(x): Làm tròn xuống
• sum(x): Tổng các phần tử vector
• prod(v): Tích các phần tử vector
• min(v): Phần tử vector bé nhất
• max(v): Phần tử vector lớn nhất
• mean(v): Trung bình cộng
• Và các hàm lượng giác

7. XIII.2. Cơ sở về Matlab – Các khai báo, định dạng trong Matlab
Khai báo ma trận:
• [x1 x2...;x3 x4....]
• X=[start:increment:destination]
• linspace(start,destination,nmr)
• logspace(start,destination,nmr)
• eye(x): Tạo ma trận đơn vị
• ones(l,c): Ma trận 1
• zeros(l,c): Ma trận 0
• rand(l,c): Ma trận ngẫu nhiên
Các phép toán với ma trận
• .* , ./ , .^ : Các phép toán với phần tử
của ma trận
• transpose(X): Chuyển vị MT
• inv(X): Đảo MT
• det(X): Tích định thức của MT
• eig(X): Tính các giá trị riêng của MT
• rank(X): Tính hạng của MT
• diff(vector): Sai phân vector
• conv(vector1,vector2): Nhân đa thức

8. XIII.3 m.file trong Matlab
Khái niệm:
• m.file trong Matlab là một chuỗi các lệnh được lưu trong dữ liệu với phần
mở rộng là .m
Phân loại m-file trong Matlab:
• script file: Là một chuỗi các lệnh dùng để giải quyết các bài toán về thiết
kế và phân tích.
• function file: Là 1 dạng m-file dùng để tạo ra các hàm số mới mà Matlab
chưa có. Các biến được khai báo và tính toán trong m-file function là biến
cục bộ. Tuy nhiên các tham số (argument) thì có thể nhập hoặc xuất từ m-
file.

9. XIII.3 m.file trong Matlab – các ví dụ minh hoạ
Ví dụ về script m-file: Ví dụ 1
Cho số phức z được xác định như sau:
Hãy tính toán và biểu diễn z dưới dạng:
• Số phức rectangular: a + jb
• Biên độ và góc pha
Lưu chương trình dưới tên: example_1 và thực hiện

10. XIII.3 m.file trong Matlab – các ví dụ minh hoạ
Cú pháp của function m-file:
function variable(s) = function_name (arguments)
% help text in the usage of the function
%
.
.
end

11. XIII.3 m.file trong Matlab – các ví dụ minh hoạ
Ví dụ về function m-file:
• Ví dụ 2: Viết hàm tính giá trị điện trở tương đương của n điện trở nối tiếp,
sau đó lưu dưới tên: eqv_rs.m
• Trong Matlab kiểm tra với: a=[1 3 5 7 9];
• Rrs=eqv_rs(s)

12. XIII.3 m.file trong Matlab – các ví dụ minh hoạ
Ví dụ về function m-file:
• Ví dụ 3: Viết hàm giải phương trình: ax2 + bx + c
• Lưu tên chương trình: rt_quad.m
• Chạy thử trên Matlab, giải các phương trình sau:
(a) x2 + 3x + 2 = 0
(b) x2 + 2x + 1 = 0
(c) x2 -2x +3 = 0

13. XIII.3 m.file trong Matlab – các ví dụ minh hoạ
Ví dụ về function m-file:
• Ví dụ 4: Viết hàm khảo sát quá trình quá độ trong mạch RC
• Lưu tên chương trình: RC_analysis.m với các tham số:
• R = 1 kOhm
• R = 10 kOhm
• R = 0.1 kOhm

14. XIII.4 Thiết kế mô hình và hệ thống ĐK bằng Matlab
4. Hardware in the loop
MH thời gian
thực
Môi trường
phần cứng
Mô hình
Off-line
Mô hình
Off-line
1. Mô phỏng offline
2. Thử nghiệm thuật toán
Đối tượng
thực
Môi trường thời
gian thực
3. Software in the loop
Mô hình Off-
line
Mô phỏng trên
mạch vi ĐK

15. XIII.5 Thiết kế hệ thống trên nền Matlab-Simulink với DSP
MATLAB
MLIB MTRACE
SIMULINK
Real-Time
Workshop
C-Coded Model
Real-Time
Interface
C Program for
dSPACE Hardware
C Compiler
Object Code
Loader
Controlled
System
Debugger
TextIO
COCKPIT
RealMotion
TRACE
Recorded Data
Parameters
Variables
Parameters
Parameters
Variables
User Host
Programms
CLIB