power_analyze

Анализируйте электрическую схему

Синтаксис

sps = power_analyze('sys','structure') [A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs,uss,xss,yss,frequencies,Hlin] =... power_analyze('sys') sps = power_analyze('sys','sort') sps = power_analyze('sys','ss') power_analyze('sys','net') SW = power_analyze('sys','getSwitchStatus') sps = power_analyze('sys','setSwitchStatus',SW)

Описание

The power_analyze команда вычисляет эквивалентную модель пространства состояний указанной электрической модели, созданную с помощью Simscape™ Electrical™ Specialized Power Systems. Он оценивает стандартные матрицы A, B, C, D системы в пространстве состояний, описанные уравнениями

$\begin{array}{l} \dot{x} = A x + B u \\ y = C x + D u \end{array}$

где вектор x состояния представляет токи индуктивности и напряжения конденсатора, вектор входа u представляет источники напряжения и тока, а вектор выхода y представляет напряжения и измерения тока модели.

Нелинейные элементы, такие как коммутационные устройства, двигатели и машины, моделируются источниками тока, приводимыми в действие напряжениями через клеммы нелинейных элементов. Нелинейные элементы производят дополнительные входы источника тока в вектор u, и дополнительные измерения напряжения выходят в вектор y.

Simulink^® блоки модели, а также внутренние модели Simulink нелинейных элементов Simscape Electrical Specialized Power Systems не представлены в матрицах пространства состояний.

Матрицы пространства состояний

Матрицы A, B, C, D вычисляются для конкретной топологии схемы, где все коммутационные устройства, если таковые имеются, считаются открытыми (то есть с бесконечным импедансом).

power_analyze также вычисляет Aswitch, Bswitch, Cswitch, и Dswitch матрицы для топологии цепи, которые учитывают начальное состояние (открытое/закрытое) блоков Breaker и Ideal Switch, присутствующих в модели. Начальное состояние степени электронных устройств (Diodes, Thyristors и так далее) рассматривается как открытое, если ненулевое начальное текущее значение не задано в маске устройства, когда параметр Lon отличается от нуля.

Для схемы, которая не содержит коммутаторов, Aswitch, Bswitch, Cswitch, и Dswitch матрицы имеют точно такие же значения, как матрицы A, B, C, D.

Государства

В программном обеспечении Simscape Electrical Specialized Power Systems каждое имя переменной состояния начинается с префикса Uc_ для напряжений или Il_ конденсатора для токов индуктивности, далее указывается имя блока, в котором найден элемент (C или L).

Вектор символов добавляется к этому префиксу для блоков, содержащих более одной индуктивности или конденсатора. Например, блок Linear Transformer представлен четырьмя переменными состояния, по одной для каждой из трех индуктивностей утечек, заданных префиксами Il_winding_<reservedrangesplaceholder0 >:, где x - номер обмотки трансформатора и одно состояние индуктивности намагниченности, заданное префиксом Il_Lm:.

Исходные данные

Каждое имя переменной входного состояния начинается с префикса U_ для источников напряжения или I_ для текущих источников, далее указывается имя исходного блока. Текст может быть добавлен в префикс для блоков, содержащих более одного источника. Для примера блок Synchronous Machine производит два токовых входов с префиксами I_A: и I_B: (фаза A и фаза B тока машины).

Выходы

Каждое имя переменной выходного состояния начинается с префикса U_ для выходов или I_ напряжения для выходных выходов тока, далее указывается имя блока, который формирует выходы. Текст может быть добавлен в префикс для блоков, содержащих более одного выходы. Для примера блок Synchronous Machine производит два выхода напряжения с префиксами U_AB: и U_BC: (два напряжения от фазы к фазе машины).

Подписывать соглашения

Для входов используются следующие соглашения:

Исходный ток, протекающий в направлении со стрелой, положителен.
Положительное напряжение источника обозначается знаком + на значке.

Соглашения о знаках, используемые для напряжений и токов переменных состояния и выходов измерения, описаны в Measuring Voltages and Currents.

Выходные аргументы: Структура

sps = power_analyze('sys','structure') создает массив структур sps с полями и значениями, описывающими модель sys.

Поля массива структур определяются в следующем порядке.

Область	Описание
`circuit`	Имя модели
`states`	`char` массив имен переменных состояний
`inputs`	`char` массив системных входных имен
`outputs`	`char` массив системных выходных имен
`A`	`nstates`-by- `nstates` матрица A пространства состояний
`B`	`nstates`-by- `ninput` матрица B пространства состояний
`C`	`noutput`-by- `nstates` матрица C пространства состояний
`D`	`noutput`-by- `ninput` матрица D пространства состояний
`x0`	`nstates`-by-1 вектор начальных условий переменных состояния, перечисленных в состояниях
`xss`	`nstates`-by- `nfreq` статические значения `states`. Для каждой частоты, заданной в множество значений, вычисляется `frequencies` вектор.
`uss`	`ninput`-by- `nfreq` статические значения `inputs`. Для каждой частоты, заданной в множество значений, вычисляется `frequencies` вектор.
`yss`	`noutput`-by- `nfreq` статические значения `outputs`. Для каждой частоты, заданной в множество значений, вычисляется `frequencies` вектор.
`frequencies`	1-by- `nfreq` вектор входных частот источника, упорядоченный увеличением значений
`DependentStates`	`char` массив имен переменных зависимых состояний. Зависимые состояния не включены в уравнения пространства состояний.
`x0DependentStates`	Вектор начальных условий зависимых состояний
`xssDependentStates`	`nstates`-by- `nfreq` статические значения зависимых состояний
`Adiscrete`	Дискретное пространство состояний A матрица. Возвращает пустое значение, когда Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`Bdiscrete`	Дискретное пространство состояний B матрица. Возвращает пустое значение, когда Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`Cdiscrete`	Дискретная матрица C пространства состояний. Возвращает пустое значение, когда Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`Ddiscrete`	Дискретная матрица D пространства состояний. Возвращает пустое значение, когда Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`x0discrete`	Вектор дискретных начальных условий. Возвращает пустое значение, когда Powergui находится в непрерывном или фазорном режиме.
`SampleTime`	Шаг расчета, используемое для вычисления дискретных матриц пространства состояний
`Aswitch`	Матрица с учетом начального состояния коммутационных устройств
`Bswitch`	Матрица B с учетом начального состояния коммутационных устройств
`Cswitch`	Матрица C с учетом начального состояния коммутационных устройств
`Dswitch`	Матрица D с учетом начального состояния коммутационных устройств
`x0switch`	Вектор начальных значений токов переключателя
`Hlin`	`noutput`-by- `ninput`-by- `nfreq` комплексная передаточная функция импедансов линейной системы, соответствующих частотам, содержащимся в векторе частот. Для конкретной частоты `Hlin` определяется как `yss(:,i) = Hlin(:,:,i) * uss(:,i)`
`OscillatoryModes`	Отобразите колебательные режимы системы в пространстве состояний

Таблица использует следующие соглашения:

nstates количество состояний.
ninput - количество входов.
noutput - количество выходов.
nfreq - количество входных частот источника.

[A,B,C,D,x0,states,inputs,outputs,uss,xss,yss,frequencies,Hlin] =... power_analyze('sys') возвращает вычисления пространства состояний в отдельных переменных.

Выходные аргументы: сортировка

sps = power_analyze('sys','sort') возвращает массив структур sps со следующими полями, связанными с соединением блоков Simscape Electrical Specialized Power Systems в модели. Поля определяются в следующем порядке.

Область	Описание
`circuit`	Имя модели
`SampleTime`	Шаг расчета для дискретных систем
`RlcBranch`	`rlc` матрица в `power_statespace` формат
`RlcBranchNames`	Список блоков, содержащих переменную состояния
`SourceBranch`	Исходная матрица в `power_statespace` формат
`SourceBranchNames`	Имена блоков, определенных как источники
`InputNames`	Имена входов системы
`OutputNames`	Имена выходов системы
`OutputExpressions`	Выход выражения в `power_statespace` формат
`OutputMatrix`	Выходное выражение в матричном формате (внутренне)
`MeasurementBlocks`	Имена блоков измерения напряжений и токов

Выходные аргументы: ss

sps = power_analyze('sys','ss') создает непрерывную модель модели в пространстве состояний sys с матрицами А, B, C, D. Для этой опции необходимо установить программное обеспечение Control System Toolbox™. Выходы - объект пространства состояний.

Выходные аргументы: Net

power_analyze('sys','net') генерирует список сетей, хранящийся в файле, sys.net. Файл содержит номера узлов, автоматически сгенерированные power_analyze, а также значений параметров всех линейных элементов. См. форматы, описанные в power_statespace страница с описанием.

Выходные аргументы: getSwitchStatus

SW = power_analyze('sys','getSwitchStatus') возвращает массив структур с именами switch и их начальным статусом. Можно использовать SW структура для задания состояний коммутатора для конкретной топологии схемы и вычисления соответствующих матриц пространства состояний с помощью команды sps = power_analyze('sys','setSwitchStatus',SW). The SW структура содержит следующие поля.

Область	Описание
`SwitchNames`	Имена коммутаторов системы
`SwitchStatus`	Вектор начальных состояний переключателей

Выходные аргументы: setSwitchStatus

sps = power_analyze('sys','setSwitchStatus',SW) создает массив структур sps с полями и значениями, описывающими матрицы пространства состояний sys модели для состояния коммутатора, заданного в SW. Используйте команду SW = power_analyze ('sys', 'getSwitchStatus') для получения SW массив структур.

Область	Описание
`A`	`nstates`-by- `nstates` матрица A пространства состояний
`B`	`nstates`-by- `ninput` матрица B пространства состояний
`C`	`noutput`-by- `nstates` матрица C пространства состояний
`D`	`noutput`-by- `ninput` матрица D пространства состояний
`x0`	`nstates`-by-1 вектор начальных условий переменных состояния, перечисленных в состояниях

Примеры

Получите матрицы пространства состояний и статические напряжения и токи для power_netsim2 цепь.

Команда

sps = power_analyze('power_netsim2','structure');

возвращает модель пространства состояний в sps структурная переменная.

sps.A =
   1.0e+04 *
         0    			6.2500
   -0.0083			-1.4250

sps.uss =
	0
	1000

sps.xss =
   	1.0e+02 *
   	4.8392 - 5.1314i
   	0.0310 + 0.0292i

sps.yss =
   	1.0e+02 *
   	8.5535 - 1.6287i	
	 0

sps.inputs = 
	I_Breaker
	U_Source

sps.outputs =
	U_Breaker
	I_Current Measurement

Ток индуктивности блока 51 Ом 12-mH и напряжение конденсатора блока 120 Ом 16-µF являются двумя переменными состояния в этой схеме. Блок Breaker является нелинейным элементом, который представлен источником тока (первый вход), управляемым напряжением через его выводы (первый выход).

См. также

power_init | power_statespace | Powergui

Документация