Принимая схему, содержащую состояния nx, переключатели ns, и напряжение ny или текущие производительности, программное обеспечение определяет:
Производные состояния nx, которые будут вычислены из A и матриц B
Переменные переключателя ns (или напряжения через открытые переключатели или токи через закрытые переключатели)
Выходные переменные ny, которые будут вычислены из C и матриц D
В общей сложности nx + ns + уравнения ny получен.
Неизвестные переменные являются производными состояния dx/dt, выходные параметры y и переменные переключателя (напряжения переключателя или токи переключателя). Известные переменные являются переменными состояния x, и вводит u (источники напряжения или текущие источники).
Когда состояние переключателя (открытый или закрытый) является неопределенным, уравнения схемы выражаются с помощью обоих напряжений переключателя (vD1, vD2) и токи переключателя (iD1, iD2).
Эти уравнения выражают Действующие законы Кирхгоффа (KCL) по поводу узлов схемы и Законы о напряжении Кирхгоффа (KVL) для независимых циклов. Эти уравнения завершаются выходными уравнениями.
Вычисление модели в пространстве состояний включено в S-функцию и выполнило каждый раз, когда состояние переключателя изменяется.
Чтобы получить список уравнений схемы в Диагностическом Средстве просмотра, установите флажок Display circuit differential equations во вкладке Solver диалогового окна параметров блоков Powergui.
Программное обеспечение Simulink® обеспечивает множество решателей. Большинство решателей переменного шага работает хорошо с линейными схемами. Однако схемы, содержащие нелинейные модели, особенно схемы с выключателями и силовой электроникой, требуют жестких решателей.
Лучшая точность и самая быстрая скорость симуляции обычно достигаются с ode23tb.
Решатель |
|
Относительный допуск |
|
Абсолютный допуск |
|
Максимальный размер шага |
|
Начальный размер шага |
|
Решатель сбросил метод |
|
Обычно, можно выбрать auto для абсолютного допуска и максимального размера шага. В некоторых случаях вам придется ограничить максимальный размер шага и абсолютный допуск. Выбор слишком маленького допуска может значительно замедлить симуляцию. Выбор абсолютного допуска зависит от максимальных ожидаемых значений переменных состояния (токи индуктора, конденсаторные напряжения и контрольные переменные).
Например, если вы работаете с мощной схемой, где ожидаемое напряжение и токи являются тысячами вольт и ампер, абсолютный допуск 0,1 или даже 1.0 достаточен для электрических состояний. Однако, если ваша электрическая схема сопоставлена с системой управления с помощью нормированных управляющих сигналов (отличающийся приблизительно 1), абсолютный допуск наложен состояниями управления. В этом случае выбор абсолютного допуска 1e-3 (1% управляющего сигнала) был бы соответствующим. Если вы работаете со схемой очень малой мощности с ожидаемыми токами миллиампер, установите абсолютный допуск на 1e-6.
Обычно, хранение параметра Solver reset method ode23tb решателя к его значению по умолчанию (Fast) производит лучшую производительность симуляции. Однако для некоторых очень нелинейных схем может быть необходимо установить этот параметр на Robust. Когда вы создаете новую модель, мы рекомендуем, чтобы вы попробовали и Robust и методы сброса Fast. Если вы не замечаете различия в результатах симуляции, то сохраните метод Fast, который обеспечивает самую быструю скорость симуляции.
Во вкладке Preferences блока powergui можно выбрать Disable snubbers in switching devices, который отключает демпферы всех переключателей в модели. В противном случае можно индивидуально отключить демпферы выбранных переключателей путем определения Rs=inf в их меню блока. Можно также моделировать совершенно идеальные переключатели путем отключения сопротивлений (Рон) и прямые напряжения (VF).
Устранение демпферов уменьшает жесткость схемы и позволяет вам использовать нежесткий решатель, например, ode45 вместо ode23tb, чтобы достигнуть правильных результатов и хорошей скорости симуляции.
Если вы задаете резистивные значения демпфера, которые являются слишком большими, схема сила, модели становится плохо обусловленной и заставляет симуляцию останавливаться. В таком случае уменьшайте сопротивления демпфера так, чтобы получившаяся текущая утечка осталась приемлемой (например, 0,01% к 0,1% текущего номинала переключателя).
В некоторых схемах, с помощью переключателей с прямым VF напряжения, больше, чем нуль и сила Ron=0, заставляют симуляцию останавливать и отображать сообщение об ошибке из-за зависимости Источника состояния. Чтобы избежать этой проблемы, задайте маленькое значение Рона.