В этом разделе содержатся инструкции по использованию зависимых от домена опорных блоков (например, Electrical Reference, Mechanical Translational Reference и т.д.) на Simscape™ диаграммах, а также примеры правильных и неправильных конфигураций.
Добавьте ссылочные блоки в модели в соответствии со следующими правилами.
В пределах физической сети каждый домен должен содержать по крайней мере один ссылочный блок соответствующего типа. Например, электромеханическая модель, показанная на следующей диаграмме, имеет блоки «Электрическая привязка» (Electrical Reference) и «Механическая привязка вращения» (Mechanical Rotation Reference), прикрепленные к соответствующим цепям.
Каждая топологически отдельная цепь в пределах области должна содержать по меньшей мере один опорный блок. Некоторые блоки, такие как идеальный трансформатор, сопрягают две части сети, но не передают информацию об уровнях сигнала относительно опорного блока. На следующей схеме имеются две отдельные электрические цепи, и по обеим сторонам блока идеального трансформатора требуются опорные электрические блоки.
Следующая диаграмма может привести к ошибке, поскольку в цепи вторичной обмотки отсутствует электрический эталон.
Однако следующая диаграмма не приведет к ошибке, так как резистор определяет выходное напряжение относительно опорной частоты заземления.
Более одного опорного блока можно использовать в пределах схемы для определения множества соединений со ссылкой на область:
Электрические консервационные порты всех блоков, которые непосредственно соединены с землей, должны быть подключены к электрическому опорному блоку.
Все поступательные порты, жестко прикрепленные к раме (земле), должны быть соединены с блоком механической поступательной привязки.
Все поворотные отверстия, жестко прикрепленные к раме (земле), должны быть соединены с механическим опорным блоком вращения.
Консервационные отверстия всех блоков флюидов, которые относятся к атмосфере (например, всасывающие отверстия гидравлических насосов или возвратные отверстия клапанов, цилиндров, трубопроводов, если они считаются непосредственно соединенными с атмосферой), должны быть соединены с соответствующим эталоном области, таким как гидравлический эталонный блок.
Например, на следующей схеме правильно показаны два отдельных соединения с электрическим заземлением.
Определенные конфигурации блоков физического моделирования могут вызвать числовые трудности или замедлить моделирование. При этом решатель Simscape выдает предупреждение в рабочей области MATLAB ® и, если его не удается инициализировать, ошибку Simscape.
В электрических цепях общие примеры, которые могут вызывать такое поведение, включают источники напряжения, соединенные параллельно конденсаторам, индукторы, соединенные последовательно с источниками тока, источники напряжения, соединенные параллельно, и источники тока, соединенные последовательно. Часто причина численной сложности сразу становится очевидной. Например, два источника напряжения параллельно должны иметь одинаковые значения напряжения; в противном случае порты, соединяющие их, не будут физическими сохраняющими портами. В практических схемах возможны топологии, такие как параллельные источники напряжения, и возможно небольшое различие их мгновенных напряжений из-за паразитного последовательного сопротивления.
Примечание
Математически эти топологии приводят к Index-2 дифференциальным алгебраическим уравнениям (DAE). Их решение требует двух дифференциаций уравнений ограничений и, как таковое, численно лучше избегать этих топологий компонентов, где это возможно.
Существует два подхода к решению этих трудностей. Первый заключается в замене схемы на эквивалентную более простую. В примере двух параллельных источников напряжения один источник может быть просто удален. То же самое относится к двум последовательным источникам тока, удаленный из которых заменяется коротким замыканием. Для некоторых схемных топологий, однако, невозможно найти эквивалентный более простой, который решает проблему, и необходим второй подход.
Второй подход заключается в включении малых паразитных сопротивлений в компонент. В библиотеке Simscape Foundation блоки «Конденсатор» и «Индуктор» включают такие паразитные термины, благодаря чему можно подключать емкости параллельно источникам напряжения и индукторы последовательно с источниками тока. Если схема не имеет таких топологий, можно изменить паразитные члены по умолчанию на ноль. Следует отметить, что другие блоки не содержат этих паразитных терминов, например блок взаимного индуктора. Поэтому, если вы хотите соединить первичный индуктор последовательно с источником тока, вам нужно ввести собственную паразитную проводимость по первичной обмотке.
На следующей диаграмме моделируется дифференциатор, который может использоваться как часть контроллера пропорциональной интегральной производной (PID). Эту модель можно открыть, введя ssc_opamp_differentiator в окне команд MATLAB.
Смоделировать модель, и вы увидите, что выход минус производная входной синусоиды.
Теперь откройте диалоговое окно блока конденсатора C и установите последовательное сопротивление равным нулю. Теперь модель работает очень медленно и выдает предупреждения о проблемах с переходной инициализацией и контролем размера шага для временного решения.
Причиной проблем является то, что цепь эффективно соединяет источник напряжения параллельно конденсатору. Это потому, что идеальный ОУ удовлетворяет V+
=
V- , где V+ и V- являются неинвертирующими и инвертирующими входами соответственно. Это пример, когда невозможно заменить схему на эквивалентную более простую, и необходимо ввести паразитное малое сопротивление.