Matlab cho sv_tbd-dt_8-2007

1
MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG VỚI
MATLAB/SIMULINK
Mô hình hóa và mô phỏng thiết bị điện – dành
cho sinh viên chuyên ngành TBĐ-ĐT
Soạn bởi:
Trần Vĩnh Thái
B/m Thiết bị điện – điện tử
ĐHBK Hà nội
ĐHBK Hànội
2
NỘI DUNG
„ Vai trò của mô hình hóa và mô phỏng
„ Mô hình toán và phương pháp số
† Mô hình toán của hệ vật lý
† Phương pháp số giải phương trình vi phân
„ Công cụ MATLAB/Simulink
† MATLAB
† Simulink
„ Phân tích, mô phỏng một số mô hình thiết bị điện với
MATLAB/Simulink

ĐHBK Hànội
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 Hànội
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 phỏng
† Được 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 thực
† Là công cụ hữu hiệu với chi phí thấp cho nghiên cứu, dễ sử dụng, dễ
dàng thay đổi phương án…

ĐHBK Hànội
5
2. Mô hình toán và phương pháp số
„ Phân loại mô hình toán
† Mô hình tuyến tính, phi tuyến
† Mô hình thông số tập trung, thông số rải
† Mô hình tĩnh, động
† Mô hình liên tục, gián đoạn
† Mô hình xác định, bất định
„ Trình tự xây dựng mô hình
† Xác định mục tiêu và điều kiện của bài toán
† Đặt 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 kiện
† Kiểm chứng mô hình về mức độ phù hợp với hệ thống vật lý
ĐHBK Hànội
6
„ Mô tả toán học thường gặp
† Phương trình vi phân
† Hàm truyền
† Không gian trạng thái

ĐHBK Hànội
7
„ 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.
wBTVN: Xây dựng mô hình toán động cơ DC kích thích độc lập.
RC dv + LC d v
+ = 2
C C v V
ĐHBK Hànội
8
„ Hàm truyền
† Định 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
Ri + L di + =
C s v V
dt
C s
dt
dt
2
Biểu thức:
Y s V s
( ) = ( )
C
V s
( )
S
wBTVN: 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 Hànội
9
„ Mô tả không gian trạng thái
† Dạng thức
„ Tiếp theo thí dụ 1 – mô tả bài toán ở dạng thức không gian trạng thái
† Đặt
† Từ đó tìm được ma trận A, B, C, D
wBTVN: 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 Hànội
11
„ Phương pháp số giải phương trình vi phân
† Phương 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) và
hàm f(tk, yk) theo biểu thức:
. ( , ) −1 −1 −1 = + k k k k y y h f t y với k = 1..n

ĐHBK Hànội
12
Thí dụ về ph.pháp Euler viết trong MATLAB
ĐHBK Hànội
13
Sai số của phương pháp Euler
w Sai số tỉ lệ với h2.

ĐHBK Hànội
14
„ Các phương pháp số khác
† Phương pháp Runge-Kutta bậc 2 – trong MATLAB là ODE23
† Phương pháp Runge-Kutta bậc 4 – trong MATLAB là ODE45
† Phương pháp chuỗi Taylor
† Các phương pháp Predictor-Correctors
† …
wThí dụ ODE45:
ĐHBK Hànội
15
Thí dụ: Runge-Kutta Order 4

ĐHBK Hànội
16
3. MATLAB/Simulink
„ Tại sao chọn MATLAB/Simulink?
Đây là một công cụ:
† Mạnh cho việc thực hiện mô phỏng các mô hình toán
† Dễ học, dễ sử dụng Æ tốn ít thời gian đầu tư cho công cụ
„ Các công cụ khác
† Dymola với ngôn ngữ Modelica
† 20-Sim với phương pháp Bond Graph
† Maple, Mathematica, ACSL, Saber, Dynast…
„ Tài liệu tham khảo
† MATLAB/Simulink dành cho kỹ sư điều khiển tự động – Nguyễn
Phùng Quang
† …
ĐHBK Hànội
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 Hànội
18
Môi trường MATLAB
To get started, select "MATLAB Help" from the Help menu.
Tạo biến trong môi trường MATLAB
MATLAB – máy tính tay Gán các biến trong MATLAB
» a = 2;
» b = 5;
» a^b
ans =
32
» x = 5/2*pi;
» y = sin(x)
y =
1
» z = asin(y)
z =
1.5708
ĐHBK Hànội
Tác dụng của dấu
“;”
19
» a = 2;
» b = 5;
» a^b
ans =
32
» x = 5/2*pi;
» y = sin(x)
y =
1
» z = asin(y)
z =
1.5708
Kết quả được
gán cho “ans”
nếu không đặt
tên biến
Dấu () để truy cập
hàm
» -5/(4.8+5.32)^2
ans =
» -5/(4.8+5.32)^2
ans =
-0.0488
-0.0488
» (3+4i)*(3-4i)
ans =
» (3+4i)*(3-4i)
ans =
25
25
» cos(pi/2)
ans =
» cos(pi/2)
ans =
6.1230e-017
» exp(acos(0.3))
ans =
6.1230e-017
» exp(acos(0.3))
ans =
3.5470
3.5470

ĐHBK Hànội
20
Một số lệnh tiện ích
„ Các lệnh tiện ích
† who và whos – liệt kê các biến
† clear, clear x, clear all – xóa biến
† close – xóa cửa sổ đồ họa hiện hành
† cd – đổi thư mục hiện hành
† dir – liệt kê nội dung thư mục hiện hành
† format – đặt định dạng biến lưu trong môi trường
† help “tên hàm” – tra cứu nhanh
† clc – xóa màn hình lệnh
† …
ĐHBK Hànội
21
Thao tác với ma trận
„ 3 khái niệm trong đại số tuyến tính
† Vô 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 thức
† Ma trận – là mảng n-D chứa các vô hướng, biến hoặc biểu thức
„ Trong MATLAB
† Vô hướng – là ma trận 1x1
† Véc-tơ – là ma trận 1xn hoặc nx1
† Ma trận nxm

» a=[1 2;3 4]
a =
1 2
3 4
» b=[-2.8, sqrt(-7), (3+5+6)*3/4]
b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000
» b(2,5) = 23
b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000 0 0
0 0 0 0 23.0000
ĐHBK Hànội
22
» a=[1 2;3 4]
a =
1 2
3 4
» b=[-2.8, sqrt(-7), (3+5+6)*3/4]
b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000
» b(2,5) = 23
b =
-2.8000 0 + 2.6458i 10.5000 0 0
0 0 0 0 23.0000
Tách dòng với
dấu (;)
Tách cột với dấu
trống / phảy (,)
Dùng dấu
ngoặc [ ]
A = A (2,4)
ĐHBK Hànội
23
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 5
1 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 (17)
Ma trận:
Vô hướng: 1-by-1 array
Véc tơ: m-by-1 array
1-by-n array
Ma trận: m-by-n array

» w=[1 2;3 4] + 5
w =
6 7
8 9
» x = 1:5
x =
1 2 3 4 5
» y = 2:-0.5:0
y =
2.0000 1.5000 1.0000 0.5000 0
» z = rand(2,4)
z =
0.9501 0.6068 0.8913 0.4565
0.2311 0.4860 0.7621 0.0185
ĐHBK Hànội
24
» w=[1 2;3 4] + 5
w =
6 7
8 9
» x = 1:5
x =
1 2 3 4 5
» y = 2:-0.5:0
y =
2.0000 1.5000 1.0000 0.5000 0
» z = rand(2,4)
z =
0.9501 0.6068 0.8913 0.4565
0.2311 0.4860 0.7621 0.0185
Cộng vô hướng
Tạo dãy trình tự:
dùng dấu (:)
Các hàm tiện ích tạo
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
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 Hànội
25
„ 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 =
» 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 Hànội
A(1:end,end)
A(:,end)
A(21:end)’
26
„ 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 5
1 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 2 3 4; 5 6 7 8];
» b = ones(4,3);
» c = a*b
c =
10 10 10
26 26 26
» a = [1 2 3 4; 5 6 7 8];
» b = [1:4; 1:4];
» c = a.*b
c =
1 4 9 16
5 12 21 32 c(2,4) = a(2,4)*b(2,4)
ĐHBK Hànội
27
„ Nhân chia ma trận
» a = [1 2 3 4; 5 6 7 8];
» b = ones(4,3);
» c = a*b
c =
10 10 10
26 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.*b
c =
1 4 9 16
5 12 21 32

ĐHBK Hànội
28
„ Các hàm tiện ích
† zeros – tạo ma trận rỗng
† ones – tạo ma trận 1
† eye – tạo ma trận đơn vị
† rand – tạo ma trận các phần tử ngẫu nhiên
† diag – tạo ma trận đường chéo
† size – hàm trả về kích thước của ma trận
† fliplr – đảo cột ma trận trái phải
† flipud – đảo hàng ma trận trên dưới
† rot90 – xoay ma trận 90 độ (ngược chiều kim đồng hồ)
† transpose (‘) – chuyển vị ma trận
† cross & dot – nhân ma trận
† det – định thức ma trận
† inv – nghich đảo ma trận
† rank – hạng ma trận…
⎤
⎥ ⎥ ⎥
⎦
⎡
⎢ ⎢ ⎢
⎣
1 0 0
0 1 0
0 0 1
⎤
⎥ ⎥ ⎥
⎦
⎡
⎢ ⎢ ⎢
⎣
1 0 0
0 2 0
0 0 3
» Mass = [-2 10 NaN 30 -11 Inf 31];
» each_pos = Mass>=0
each_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
ĐHBK Hànội
29
Các toán tử logic
» Mass = [-2 10 NaN 30 -11 Inf 31];
» each_pos = Mass>=0
each_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()
find
1 = TRUE
0 = FALSE
w Lưu ý:

ĐHBK Hànội
30
Một số hàm toán học
„ Các hàm toán học
† abs, sign – hàm trả về trị tuyệt đối và dấu
† sin, cos, asin, acos… – hàm lượng giác
† exp, log, log10 – hàm mũ e, log tự nhiên, log hệ 10
† ceil, floor, fix, round – các hàm làm tròn số
† sqrt – hàm căn bậc hai
† gcd – ước số chung lớn nhất
† lcm – bội số chung nhỏ nhất
† real, img – hàm trả về phần thực, phần ảo của số phức
† rem, mod – các hàm lấy phần nguyên và phần dư của phép chia
† max, min, means – các hàm tìm max, min và trị trung bình
† sort – hàm sắp xếp
† …
plot(plot(xx11,, yy11,, ''ccllmm11'',, xx22,, yy22,, ''ccllmm22'',, ......))
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 Hànội
31
Công cụ hiển thị - Visualizing data
„ 2-D Plotting
† Hàm plot() – cú pháp
† Thí dụ sử dụng hàm plot()
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 Hànội
32
Title
Ylabel
Xlabel
Grid
Legend
w Sử dụng TEX cho
phép hiển thị ký tự Hy
Lạp, các ký tự toán
học…
ssuubbpplloott((rroowwss,,ccoollss,,iinnddeexx))
»subplot(2,2,1);
» …
»subplot(2,2,2)
» ...
»subplot(2,2,3)
» ...
»subplot(2,2,4)
» ...
ĐHBK Hànội
33
„ subplot
† Cú pháp
»subplot(2,2,1);
» …
»subplot(2,2,2)
» ...
»subplot(2,2,3)
» ...
»subplot(2,2,4)
» ...
w Vẽ nhiều đồ
thị trên cùng cửa
sổ

ĐHBK Hànội
34
„ 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 Hànội
35
„ Các dạng vẽ contour và 3-D
w contourf
w contour3
w plot3
w waterfall
w mesh
w surf

ĐHBK Hànội
36
„ Một số thí dụ hiển thị khác
w bar
w bar3h
w hist
w area
w pie3
w rose
ĐHBK Hànội
37
M-files
„ Script files
† Là 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 files
† Cho phép người dùng tạo hàm riêng của mình
† Tất 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 số
† MATLAB hỗ trợ nhiều tính năng cho hàm Æ xem thêm help
function

ĐHBK Hànội
38
M-files
„ Cửa sổ soạn thảo M-file: Editor/Debugger
Select
Workspace
Set Auto-
Breakpoints
tips
Tên hàm (phải trùng với tên file)
ĐHBK Hànội
39
M-files
„ Function file
Tham số ra
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;
end
y = sum(x)/m;
Tham số vào
Các dòng này sẽ
xuất hiện khi gõ
lệnh help mean
Nội dung hàm

if ((attendance >= 0.90) & (grade_average >= 60))
if ((attendance >= 0.90) & (grade_average >= 60))
ĐHBK Hànội
40
Viết chương trình trong MATLAB
„ Các điều khiển chương trình
† Lệnh điều kiện if
pass = 1;
pass = 1;
end;
end;
† Vòng lặp while
eps = 1;
while (1+eps) > 1
eps = 1;
while (1+eps) > 1
eps = eps/2;
eps = eps/2;
end
eps = eps*2
end
eps = eps*2
a = zeros(k,k) % Preallocate matrix
for m = 1:k
a = zeros(k,k) % Preallocate matrix
for m = 1:k
for n = 1:k
a(m,n) = 1/(m+n -1);
a(m,n) = 1/(m+n -1);
case {'linear','bilinear'}
ĐHBK Hànội
41
† Vòng lặp for
for n = 1:k
end
end
end
end
† Lệnh điều kiện switch
method = 'Bilinear';
switch lower(method)
method = 'Bilinear';
switch lower(method)
case {'linear','bilinear'}
disp('Method is linear')
case 'cubic'
disp('Method is cubic')
otherwise
disp('Unknown method.')
end
disp('Method is linear')
case 'cubic'
disp('Method is cubic')
otherwise
disp('Unknown method.')
end

0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
16 2 3 13
5 11 10 8
9 7 6 12
4 14 15 1
1 1 1 1
1 2 3 4
1 3 6 10
1 4 10 20
ĐHBK Hànội
42
„ Kiểu dữ liệu
† Numerical arrays
† Multidimentional arrays
† Structures and Cell arrays
1 0 0 0
0 1 0 0
0 0 1 0
0 0 0 1
Page N
Page 1
load fname
load fname x y z
load fname -ascii
load fname -mat
save fname
save fname x y z
save fname -ascii
save fname -mat
diary
diary fname
diary (‘fname’)
diary on/off
ĐHBK Hànội
43
Lưu biến và buổi làm việc
„ Lưu các biến trong Workspace
† Dùng lệnh save và load
„ Lưu buổi làm việc
† Dùng lệnh diary
load fname
load fname x y z
load fname -ascii
load fname -mat
save fname
save fname x y z
save fname -ascii
save fname -mat
diary
diary fname
diary (‘fname’)
diary on/off

» 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);
»»[[AA11……AAnn]]==tteexxttrreeaadd((ffiilleennaammee,,ffoorrmmaatt,,NN))
ĐHBK Hànội
44
Xuất/nhập dữ liệu
„ Cho tệp tin BINARY
† Lệnh fopen, fclose, fread, fwrite, fseek:
„ Cho tệp tin TEXT
† Lệnh textread
† Lệnh dlmread
»» MM == ddllmmrreeaadd((ffiilleennaammee,,ddeelliimmiitteerr,,rraannggee))
ĐHBK Hànội
45
GUI
„ Graphics objects
Root
object
UIMenu
objects Axes object
Figure
object
Surface
object
Line
objects
Text
objects
UIControl
objects
Axes object

handle = plot(x_data, y_data, ...)
ĐHBK Hànội
46
GUI
„ Làm việc với object’s handle
† Tạo 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
h_obj = findobj(h_parent, 'Property', 'Value', ...)
Default = 0 (root object)
set(h_object,'PropertyName','New_Value',...)
ĐHBK Hànội
47
GUI
„ Thay đổi thuộc tính đối tượng
† Lấy thuộc tính của đối tượng với hàm get
get(h_object)
† Đặt thuộc tính cho đối tượng với hàm set
set(h_object)
† Thay đổi thuộc tính đối tượng với Property Editor

ĐHBK Hànội
48
GUIDE
Radio Buttons Push Buttons
Frames
Checkbox Slider
Edit text
static text
Axes
w MATLAB
hỗ trợ việc
tạo giao diện
người dùng.
ĐHBK Hànội
49
GUIDE
„ Tạo giao diện với GUIDE
Guide Editor
Property Inspector
Result Figure

ĐHBK Hànội
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 structure
guidata(hObject, handles);
...
ĐHBK Hànội
51
Giải phương trình vi phân trong MATLAB
„ Dùng hàm ODE23 và ODE45
„ Trở lại thí dụ 1:
„ Chuyển về dạng phương trình trạng thái

x
&
1
ĐHBK Hànội
52
„ Các bước giải phương trình vi phân trong thí dụ 1:
† 1. Tạo hàm trạng thái elecsys()
2
C
x
1 2
2
V x R.x
x
− −
=
&
Khai báo
thông số
mạch
Khai báo phương
trình trạng thái
ĐHBK Hànội
53
„ 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
wBTVN: Mô phỏng quá trình quá độ của động cơ DC kích thích độc lập trong MATLAB.

ĐHBK Hànội
54
Simulink
„ Getting started
w Commonly Used Blocks
w Continuous
w Discontinuous
w Discrete
w Logic and Bit Operations
w Lookup Tables
w Math Operations
w Model Verification
w Model-Wide Utilities
w Ports and Subsystems
w Signal Attributes
w Signal Routing
w Sinks
w Sources
ĐHBK Hànội
55
Simulink
„ Trình tự xây dựng mô hình (block-diagram) trong Simulink
† Lập 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 ra
† Sử dụng Simulink Library Browser để chọn các biểu tượng tương
ứng với các thông số cần thiết cho mô hình
† Chọn 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 Hànội
56
Simulink
„ SimulationConfiguration Parameters
Solver:
ODE23 – fast, wide tolerance
ODE45 – first choice
ODE123 – multi-step, tight tolerance, time consumming
ODE15s – multi-step, stiff
…
Solver options:
Type: – variable-step or fixed-step
Max step size: …
Min step size: …
…
[t, x, y] = sim(model, timespan, option, ut)
ĐHBK Hànội
57
Simulink
„ Một số tiện ích – trình bày online
† Tạo sub-model
† Sử dụng callback của model và sub-model
† Chạy mô phỏng từ dấu nhắc MATLAB
† Dùng chức năng mask cho sub-model
† Sub-model có điều kiện
– Thí dụ với if, enable…

ĐHBK Hànội
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
3. Phân tích, mô phỏng TBĐ với Simulink
„ Bài tập 4: Mô phỏng từ trường quay trong máy điện xoay chiều
ĐHBK Hànội
59
Mach tu may dien xoay chieu - day quan 2 lop
Tran Vinh Thai
DHBK Hanoi 9/2006.
1
A
A
2
A
Z
3
Z
Z
4
Z
B
5
B
B
6
B
X
7
X
X
8
X
C
9
C
C
10
C
Y
11
Y
Y
12
Y
A
13
A
A
14
A
Z
15
Z
Z
16
Z
B
17
B
B
18
B
X
19
X
X
20
X
C
21
C
C
22
C
Y
23
Y
Y
24
Y
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
-5
STD 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
-5
STD 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
-5
STD 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

ĐHBK Hànội
60
„ Bài tập 4: Mô phỏng từ trường quay trong máy điện xoay chiều
Control of DC motor
ĐHBK Hànội
61
„ Bài tập 5: Mô phỏng hệ điều khiển động cơ điện một chiều
u_A
u_R
Armature Current
Speed (radian)
voltage UA1
voltage UA
Urout
Tout
iAout
nout
u_CW
Switch
ASS
Speed
Sensor
-K-Speed
Converter
u_SW
(-) u_SR
Speed
Controller
Reference
Voltage
Load Torque
Inverse
Load Torque
u_A
T_L
i_A
Omega
DC Motor
ACS
Current
Sensor
u_CW
(-) u_CR
u_R
Current
Controller
AR
TR.s+1
Controlled Rectifier
Clock
Armature Current
and Speed

ĐHBK Hànội
62
ĐHBK Hànội
63

ĐHBK Hànội
64

Matlab cho sv_tbd-dt_8-2007

Recommended

Recommended

More Related Content

What's hot

What's hot (19)

Viewers also liked

Viewers also liked (18)

Similar to Matlab cho sv_tbd-dt_8-2007

Similar to Matlab cho sv_tbd-dt_8-2007 (20)

Matlab cho sv_tbd-dt_8-2007