Резистор, включая необязательные допуски, эксплуатационные пределы, поведение при отказе и шум
Simscape/Электрический/Пассивный
Блок Resistor представляет линейный резистор, позволяя моделировать следующие эффекты:
Можно включать и отключать эти опции моделирования независимо друг от друга. Когда все дополнительные опции отключены, поведение компонента идентично работе блока Simscape™ library Resistor.
В самой простой форме Resistor блок моделирует линейный резистор, описанный следующим уравнением:
где:
i - ток.
v - напряжение.
R - сопротивление.
Если вы устанавливаете параметр Noise mode равным Enabledзатем определяющие уравнения дополняются дискретной переменной N i чтобы представлять тепловой шум, как описано в Thermal Noise.
Можно применить допуски к номинальному значению, заданному для параметра Resistance. Таблицы данных обычно обеспечивают процент допуска для данного типа резистора. Таблица показывает, как блок применяет допуски и вычисляет сопротивление на основе выбранной опции Tolerance application.
| Опция | Значение сопротивления |
|---|---|
| R |
| Равномерное распределение: R· (1 - tol + 2· tol· Гауссово распределение: R· (1 + tol· |
| R · (1 + tol) |
| R · (1 – tol) |
В таблице,
R - Resistance значение параметров, номинальное сопротивление.
tol является дробным допуском, вычисленным из основанного на процентах параметра Tolerance (%).
nSigma - это значение, которое вы обеспечиваете для параметра Number of standard deviations for quoted tolerance.
rand и randn являются стандартными MATLAB® функции для генерации равномерных и нормальных распределительных случайных чисел.
Примечание
Если вы выбираете Random tolerance опция и вы находитесь в режиме «Быстрый перезапуск», значение случайного допуска обновляется на каждой симуляции, если хотя бы одно между дробным допуском, tol или Number of standard deviations for quoted tolerance, nSigma, установлено на Run-time и определяется переменной (даже если вы не изменяете эту переменную).
Можно задать пределы работы с точки зрения степени и максимального рабочего напряжения. Для теплового варианта блока (см. «Тепловой порт») можно также задать пределы работы с точки зрения температуры.
При превышении рабочего предела блок может либо сгенерировать предупреждение, либо остановить симуляцию с ошибкой. Для получения дополнительной информации см. раздел «Эксплуатационные пределы».
Блок Resistor позволяет вам смоделировать электрический отказ как мгновенное изменение сопротивления. Блок может вызвать события отказа:
В определенное время
Когда текущий предел превышен на больше, чем определенный временной интервал
Можно включать или отключать эти триггерные механизмы отдельно, или использовать их вместе, если в симуляции требуется несколько триггерных механизмов. Когда включено несколько механизмов, первый механизм запуска отказа имеет приоритет. Другими словами, компонент отказывает не более одного раза за симуляцию.
Когда резистор отказывает, его сопротивление меняется на значение, заданное вами для параметра Faulted zero-voltage resistance. Можно также выбрать, выдавать ли значения при возникновении отказа, используя параметр Reporting when a fault occurs. Утверждение может принимать форму предупреждения или ошибки. По умолчанию блок не выдает значения.
Блок Resistor может генерировать ток теплового шума. Если вы устанавливаете параметр Noise mode равным Enabledзатем определяющие уравнения дополняются дискретной переменной N i чтобы представлять тепловой шум:
Если время дискретизации h, то тепловой шум задается:
где:
k - константа Больцмана, 1.3806504e-23 J/K.
T - температура.
R - сопротивление.
N является Гауссовым случайным числом с нулем среднего и стандартным отклонением единицы.
2kT/R - двустороннее распределение степени теплового шума (односторонний эквивалент 4kT/R).
Блок генерирует Гауссов шум при помощи источника PS Random Number в библиотеке Simscape Foundation. Вы можете управлять начальным числом случайных чисел, установив параметр Repeatability:
Not repeatable - Каждый раз, когда вы моделируете модель, блок сбрасывает случайный seed с помощью генератора случайных чисел MATLAB:
seed = randi(2^32-1);
Repeatable - Блок автоматически генерирует начальное значение и хранит его внутри блока, чтобы всегда начать симуляцию с таким же случайным числом. Это автоматическое начальное значение устанавливается, когда вы добавляете блок Resistor из библиотеки блоков в модель. Когда вы делаете новую копию блока Resistor из существующего в модели, генерируется новое начальное значение. Блок устанавливает значение с помощью команды генератора случайных чисел MATLAB, показанной выше.
Specify seed - Если вы выбираете эту опцию, дополнительный параметр Seed позволяет вам непосредственно задать значение начального числа случайных чисел.
Блок имеет дополнительный тепловой порт, скрытый по умолчанию. Чтобы открыть тепловой порт, щелкните правой кнопкой мыши блок в модели, а затем из контекстного меню выберите Simscape > Block choices > Show thermal port. Это действие отображает тепловой порт H на значке блока и добавляет вкладку Thermal и вкладку Variables к диалоговому окну блока.
На вкладке Thermal задайте, как изменяется значение сопротивления с температурой, и установите тепловую массу. Используйте вкладку Variables, чтобы задать начальный целевой показатель температуры.
Когда тепловой порт доступен, сгенерированный шум использует температуру в тепловом порту при определении мгновенного значения шума. Экспозиция теплового порта также расширяет опции на вкладке Operating Limits следующим образом:
Параметр Power rating становится зависимым от температуры. Вы задаете температуру, до которой доступен рейтинг полной степени, плюс более высокая температура, для которой рейтинг степени уменьшается до нуля. Принято, что номинальная степень линейно уменьшается с температурой между этими двумя значениями.
Дополнительный параметр, Operating temperature range, [Tmin Tmax], позволяет вам задать допустимую область значений для операции блока.
Используйте Variables раздел блочного интерфейса, чтобы задать приоритет и начальные целевые значения для основных переменных до симуляции. Для получения дополнительной информации смотрите Задать приоритет и Начальный целевой объект для основных переменных.
Этот раздел появляется только для блоков с пустым тепловым портом. Переменная Temperature позволяет вам задать высокоприоритетную цель для температуры в начале симуляции.
Симуляция с включенным шумом замедляет симуляцию. Выберите шаг расчета (h), чтобы шум генерировался только на интересующих частотах, а не выше.
