Герман-Галкин С.Г. - Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MatLab 6.0 (1057404), страница 4

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 4)

Первая версия пакета Ма!1аЬ была разработана уже более 20 лет тому назад. Развитие и совершенствование этого пакета происходило одновременно с развитием средств вычислительной техники. Название пакета Ма!ЬаЪ происходит от словосочетания Ма!Пх 1.аЬога!огу, он ориентирован в первую очередь на обработку массивов данных !матриц и векторов). Именно поэтому, несмотря на достаточно высокую скорость смены поколений вычислительной техники, Ма!1.аЬ успевал впитывать все наиболее ценное от каждого из ннх. В результате к настоящему времени Ма!1.аЬ представляет собой богатейшую библиотеку функций (их более 800), единственная проблема работы с которым — быстро отыскать те из них, которые нужны для решения поставленной задачи.

Для облегчения специалистам различных областей науки и техники работы с пакетом вся библиотека функций разбита на разделы. Те из них, которые носят более общий характер, входят в состав ядра Маг).аЬ. Те же функции, которые являются специфическими для конкретной области, включены в состав добавочных разделов, носящих название !оо1Ьохез.

Полная колгплектация пакета Бппийп1с, например, содержит около 30 разделов инструментария. Ниже кратко представлены те из 'них, которые ориентированы на исследование и проектирование систем электропрнвода с полупроводниковыми преобразователями. В настоящее время появилась версия Ма!ЬаЬб, существенно расширенная, с новым интерфейсом. Практически все модели систем управления электроприводом, представленные в монографии, реализованы в этом пакете. Поэтому версии Ма!1.аЬб — Блпи11п1сЗ ниже уделено основное внимание. Однако необходимо отмстить, что библиотеки старых версий с их интерфейсом сохранены.

Путь к этил! библиотекам следующий: Маб аЬЕ12ггоо1Ъох181шпйпЫЬ1оскзг81пщ11п1сЗ. Я Г!1е СВ!! З/!езз Не1р и х 1 Оез!еаМе: Иипеаса! деозаВте опто!. П ееп !гаежа1в Д Мевсзу и = Ах+аз ГЛ у ох+ох 51а1е-зрасе ЛЛ Т~апз1ег Реп ~!ф Т~апзрог! Ос!ау П П ~'ф Т/апаые Т~апзРой Ое1ау а 1пз1 Еезо РЫе коз> Неаоу К и юте нее моделирование полупроводниковых систем г г! За!/ 5!во!МК :. Й-„' Сомюпоиз /з1 Оввезе ПЧ Гопс1югп Ь ТаЫез ЙЗ Мак ! Й~ Мог/!пеа~ :.

ы! 5!рпаь Ь зуззевз ~~- 5!пхз ~~ 5оисез ! ГН еза1 СОМА Не!е~епсе В!ос!ззез щ зИ) Соввовса1юм В!осхзе1 Ц' ,Сса1го! Вуз1ев Тоаззох зп . ТВВ! О5Р В!ос!ззе1 гзз Ц/ О!а!з а Яаидез В1осхзе! В ТД/ ЧСО В!осхзе1 Э! 11я,' Роиег Вуз1ев В!осьзе1 ."+1 . Я Неа! Тепе зк/ожзьор ~ф нерв! ласега!о~ Е эв! 5!вп!!пх ох!газ .% 51а1еяон В % Вуз1ев1О В1осаз Рис. 1.5. Библиотека Я/пшбпк и дополнительные пакеты Библиотека Япш11пк (см. рис. 1.5, левое поле) представляет собой набор визуальных обьектов, используя которые можно исследовать практически любую систему автоматического регулирования. Практически для всех блоков существует возможность настройки параметров. Параметры настройки отражаются в панели окна настройки выбранного блока. Кнопка Не1р на панели окна настройки открывает подробную информацшо о блоке и сто параметрах настройки.

Компьютерные технологии проектирования Вся библиотека Б1пш11п!с в новой версии разбита на восемь раз- в делов. Содержание выделенного раздела находится в правом поле р окна библиотеки (на рисунке это раздел Соп11пюнз, в котором, в свою очередь, выделен блок Рет1ча11уе, описание которого содержится в верхнем поле). Для вызова привычного интерфейса библиотеки следует установить курсор на соответствующий раздел в левом поле, правой кнопкой мыши вызвать выпадающее меню, и из этого меню открыть нужную библиотеку. Вид библиотеки непрерывных блоков иллюстрирует рис. 1.6. Ниже при описании библиотек пояснения будут даны только для тех блоков, которые используются в дальнейшем при моделировании полупроводникового электропривода.

Рис. 1.6. Библиотека Соп//попив 1Непрерывные блоки) 1.3.1. СопМпиоив (Непрерывные бпоки) Непрерывные блоки наиболее широко используются при моделировании системы управления электроприводом. Библиотека нНепрерывные блоки» содержит: 1п1еяга1ог — аналоговый интегратор; 0ег1уаТе — звено аналогового дифференцирования; ТгапзГет реп — линейное аналоговое звено, заданное своей передаточной функцией; а„,в +а,з"' +„.+а,к+а, И 15)— «и +" 1«бв К пьюте ное моделирование полупроводниковых систем Б1а1е-Брасе — линейная аналоговая система, заданная в виде уравнений состояния, то есть в виде системы уравнений, представленной в форме Коши; Лего-Ро1с — линейная аналоговая система, заданная своими нулями и полюсами; Мепюгу — блок памяти, выполняющий задержку на один шаг модельного времени; Тгапзрогг По!ау — блок памяти, выполняющий задержку, устанавливаемую в поле настройки; 'ктаг!аЫе ТгапвроП Ь«е!ау — блок памяти с переменой задержкой.

Окно настройки блока 1п1сйга1ог показана на рис. 1.7. В полях окна настройки задаются: Ю Ех1епза! гезе1 — внешний сброс напряжения на выходе интегратора в ноль. В выпадающем меню этого поля можно задать сброс в ноль при нарастании и/или уменьшении входного сигнала; Рис. 1.7. Окно настройки интегратора Компьютерные технологии проектирования Я 1п!1!а! сопййоп зоитсе — в выпадающем меню этого окна 1в можно задать внешнюю установку начальных условий.

В ~: этом случае в изображении блока появляется дополнитель- ~ ный входной порт; Ы 1лгпй ои1рп1 — в этом окне задаются ограничения выходного сигнала; !!я!1/ррег зашгабоп йпн1 — верхний уровень ограничения; Я Ьоюег за1птайоп йш!! — нижний уровень ограничения; Ы Бион за1пгапюп рог! — при выборе этой опции в изображении блока появляется дополнительный выходной порт.

Напряжение этого порта равно 1, если интегратор находится на верхнем уровне насыщения, равно -1, если интегратор находится на нижнем уровне насыщения и равно нулю, если интегратор находится в линейной зоне. Окно настройки блока ТгапзТег гоп, который наиболее часто используются при моделировании систем управления, представлено на рис. 1.8. Передаточная функция линейного непрерывного звена автоматического регулирования в общем случае записывается в виде: Рис. 1 1.8. Панель настройки блока Тгапатег Гоп Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Коэффициенты числителя этой функции а, следует ввести в поле )чшпегаюг, начиная с коэффициента а„, при старшей производной. Аналогично заполняется поле знаменателя передаточной функции Репопппа1ог, начиная с коэффицента Ь„.

1.3.2. 0)есгеФе (я1искретные бпоки) Дискретныс блоки включают в себя различные элементы дискретных систем управления. На рис. 1.9 представлено окно с этими устройствами. Библиотека дискретных блоков содержит: Уего-Отоег-Но!о — экстраполятор нулевого порядка; Ып![ Ре!ау — блок задержки сигнала; Ргвсге1е-Типе 1п!еяга!ог — дискретный интегратор; Р!зсгесе Я!а1е-Браве — блок задания дискретного звена матрицами его состояния; Р1асте!е г!!!ег — блок задания дискретного звена через дискретную передаточную дробно-рациональную функцию относительно 1/Х; Компьютерные технологии проектирования Р1всге!е Тгапз(ег гоп — блок задания дискретного звена через !вв дискретную передаточную дробно-рациональную функцию относи- ) тельно Х; В Р!всте!с Усто-Ро!е — блок задания дискретного звена через указание значений нулей и полюсов дискретной передаточной функции относительно 1!Х.

г1гзыОгоег Но!о — экстраполятор первого порядка; Блок 1)пй Ре!ау обсспсчивает задержку входного сигнала на заданное число шагов модельного времени. Параметрами настройки блока являются: 1шйа! сонг)й!оп (Начальное значение сигнала) и Башр!е пше (Время задержки), задаваемое числом шагов модельного времени. Блок Р!ясгесе-Т1ше 1псеягасог выполняет численное интегрирование входного сигнала. Большинство параметров настройки этого блока совпадают с параметрами блока 1и!еяга1ог раздела Сопйпцошь Отличия состоят в следующем: в блоке дискретного интегратора есть дополнительный параметр — метод численного интегрирования (1п1еягаюг шег11од).

С помощью списка можно выбрать один из трех методов: ° прямой метод Эйлера (левых прялюугольннков); ° обратный метод Эйлера (правых прямоугольников); ° метод трапеций. Второе отличие — вместо параметра АЬзо1ц!е ю!егапсе введен параметр Башр1е пше, который задает шаг интегрирования в единицах шагов модельного времени. Рис. 1.9. Библиотека Гйасгете (дискретные блоки) 1 3.3. Гипс6опе 8 Таые [функции и табпицы) Библиотека функций и таблиц содержит (рис. !.10): Ьоок-Ыр ТаЫе, Ьоок-1)р ТаЫе (2-Р), Ьоок43р ТаЫе (п-Р), РгеЬоок-Ыр 1поех Я[агсЬ, 1п1егро1айоп (и-Р) пейна РгсЬоо)с-Ыр, Р!тес! ЬооИ)р ТаЫе (и-Р) — блоки, выполняющие различного вида интерполяции; Бсп — универсальный вычислительный блок, где в качестве параметра настройки можно ввести любое вычисляемое выражение, аргументом которого выступает входной сигнал; Ма!ЬаЬ гоп — блок, обеспечивающий преобразование входного сигнала в соответствии с любым функциональным М-файлом, что позволяет существенно расширить возможности Б1шц!1пк; Компыотерныв технологии проектирования Компьютерное моделирование полупроводниковых систем , .

"ФНВ. 1.10. Библиотека Еипс((опв % ТаЫе— ~Функции и таблицы) Б-Гнпсйоп — (ьчок, позволяющий создавать иерархическую структуру для сложных моделей, обьсднняя группу блоков в один. В данный блок включаются собственные программы, написанные на языке С, которые связываются с библиотечными блоками пакета Яп1н11п)г; Ф)ВВ. 1.11. й(а(п (Библиотека гярМиатических функций) Ро!упот)а1 — многочлен степени и, заданный своими козффици ситами. В качестве независимой переменной в многочлсне высту пает входная величина. 1'3.4. МаФЬ (Бцбпнетека акФатематическнх функцай) б) Библиотека Ма()з (рис. 1.11) содержит: Бнщ — аналоговый сумматор, позволяющий алгебраически сум- Ртобио) мировать любое число сигналов на входе н имеющий один выход; Ргог)иьх — вычислитель, формирующий на выходе результат умножения или деления двух и более входных сигналов. В качестве параметров настройки указывается число входов и внд выполняемой операции (рис.

1.12); .~;"~!~~К)в, 1.12. Блок Ргос(ис( (а) и окно аго настройки (б) $: Компьютерное моделирование полупроводниковых систем Компьютерные технологии проектирования Оос Ргобцсс — звено, осуществляющее перемножение двух входных величин, если онн являются скалярами. Это звено вычисляет также сумму поэлементных произведений двух входных векторов одинаковой длины; Оа1п — аналоговый усилитель; $1Ыег Йа1п — аналоговый усилитель с интерактивной настройкой параметра; Маспх Оа1п — усилитель, на вход которого подается вектор; Ма! Рппсбоп — блок, позволяющий выбрать одну из математических функций в поле настройки и включить ее в модель; Тг!йопоспе!т1с Ропс6оп — звено формирования на выходе тригонолсетричсской функции входного сигнала.

Характеристики

Список файлов книги