Документация

Исследуйте модель

Чтобы открыть Нелинейную модель Биполярного транзистора в качестве примера, введите ssc_bipolar_nonlinear в MATLAB^® Командное окно.

Модель представляет усилитель звука одно транзистора. Транзистор является биполярным элементом NPN, и как таковой имеет нелинейный набор характеристик текущего напряжения. Поэтому полное поведение усилителя зависит от рабочей точки транзистора. Сам транзистор представлен, и эквивалентная схема Эберс-Молл реализовала использование подсистемы маскированной. Схема имеет синусоидальный входной тестовый сигнал с амплитудой 10 мВ и частотой 1 кГц. Осциллограф Напряжения Загрузки отображает получившееся выходное напряжение коллектора после того, как DC будет отфильтрован выходным развязывающим конденсатором.

R1 и R2 устанавливают номинальную рабочую точку, и маленькое усиление сигнала приблизительно установлено отношением R3/R4. Развязывающие конденсаторы C1 и C2 имеют емкость 1uF, чтобы представить незначительный импеданс на уровне 1 кГц.

Модель сконфигурирована для линеаризации. Можно быстро сгенерировать и просмотреть частотную характеристику маленькую сигнала путем нажатия на Linearize circuit гиперссылка в аннотации модели. Чтобы просмотреть скрипт MATLAB, который генерирует частотную характеристику, кликните по следующей гиперссылке в той аннотации, see code. Эта документация обеспечивает справочную информацию и альтернативные способы линеаризации на основе программного обеспечения, которое вы имеете.

В общем случае, чтобы получить нетривиальную линеаризовавшую модель ввода - вывода и сгенерировать частотную характеристику, необходимо задать вводы и выводы уровня модели. Модель Nonlinear Bipolar Transistor удовлетворяет это требование двумя способами, в зависимости от того, как вы линеаризуете:

Откройте блок Solver Configuration и смотрите, что флажок Start simulation from steady state устанавливается. Затем откройте осциллограф Напряжения Загрузки и запустите симуляцию, чтобы видеть поведение принципиальной схемы. Транзисторные напряжения начальной буквы емкости перехода собираются быть сопоставимыми с условиями смещения, заданными резисторами. Выход является устойчивой синусоидой с нулевым средним значением, его амплитуда, усиленная схемой смещения и транзистором.

Чтобы видеть, что схема ослабляется от неустойчивого начального состояния в блоке Solver Configuration, снимают флажок Start simulation from steady state и нажимают OK. С открытым осциллографом Напряжения Загрузки симулируйте снова. В этом случае выходное напряжение запускается в нуле, потому что транзисторные емкости перехода запускаются с нулевого заряда.

Можно получить более всестороннее понимание поведения схемы и как оно приближается к устойчивому состоянию долговременной переходной симуляцией. Увеличьте время симуляции до 1 с и повторно выполните симуляцию. Схема начинает со своего начального неустойчивого состояния и транзисторных подходов напряжения коллектора и в конечном счете приспосабливается к устойчивому синусоидальному колебанию.

Откройте блок Solver Configuration, установите флажок Start simulation from steady state (как это было, когда вы открыли сначала модель), и нажмите OK. Возвратите время симуляции к.01 с и повторно выполните симуляцию.

Линеаризуйте с установившимся решателем и linmod Функция

В этом примере, вас:

Откройте блок Solver Configuration и убедитесь, что флажок Start simulation from steady state устанавливается. Когда вы симулируете модель с Simscape, установившийся решатель включил, схема инициализируется в состоянии, заданном транзисторными резисторами смещения. Это установившееся решение является рабочей точкой, подходящей для линеаризации.

Чтобы линеаризовать модель, введите следующее в командном окне MATLAB:

[a,b,c,d]=linmod('ssc_bipolar_nonlinear');

Можно альтернативно вызвать linmod функция с одним выходным аргументом, в этом случае это генерирует структуру с состояниями, входными параметрами, и выходными параметрами, а также моделью линейного независимого от времени (LTI).

Вектор состояния модели Nonlinear Bipolar Transistor содержит 17 компонентов. Полная модель имеет вход того и один выход. Таким образом модель в пространстве состояний LTI, выведенная из линеаризации, имеет следующие матричные размеры:

Чтобы сгенерировать Диаграмму Боде, введите следующее в командном окне MATLAB:

npts = 100; f = logspace(-2,10,npts); G = zeros(1,npts);
for i=1:npts                                                       
    G(i) = c*(2*pi*1i*f(i)*eye(size(a))-a)^-1*b +d;                
end
subplot(211), semilogx(f,20*log10(abs(G)))                         
grid                                                               
ylabel('Magnitude (dB)')                                           
subplot(212), semilogx(f,180/pi*unwrap(angle(G)))                  
ylabel('Phase (degrees)')                                          
xlabel('Frequency (Hz)')                                           
grid  

Линеаризуйте с программным обеспечением Simulink Control Design

Программное обеспечение Simulink Control Design имеет инструменты, которые помогают вам найти рабочие точки, и возвращает объект модели в пространстве состояний, который задает имена состояния. Это - рекомендуемый способ линеаризовать модели Simscape.

Для получения дополнительной информации об использовании программного обеспечения Simulink Control Design для обрезки и линеаризации, см. документацию Simulink Control Design.

Используйте программное обеспечение Control System Toolbox для, предвещают анализ

Можно использовать встроенную поддержку анализа и графического вывода программного обеспечения Control System Toolbox анализировать и сравнить Диаграммы Боде различных устойчивых состояний.

Во-первых, используйте Simulink linmod функция, чтобы получить модель линейного независимого от времени (LTI).

[a,b,c,d]=linmod('ssc_bipolar_nonlinear');

Не все состояния модели LTI, выведенной в этом примере, независимы. Подтвердите это путем вычисления определителя матрицы a, det(a). Определитель исчезает, который подразумевает одно или несколько нулевых собственных значений. Чтобы анализировать модель LTI, уменьшайте матрицы LTI до минимальной реализации. Получите минимальную реализацию с помощью minreal функция.

[a0,b0,c0,d0] = minreal(a,b,c,d);

13 states removed.

Извлечение минимальной реализации устраняет 13 зависимых состояний из модели LTI, покидая четыре независимых государства. Анализируйте характеристики управления уменьшаемого a0, b0, c0, d0 Модель LTI с помощью Диаграммы Боде.

bode(a0,b0,c0,d0) % Creates first Bode plot

Схема с R1, измененным от 47 до 15 кОм, имеет различное устойчивое состояние и ответ. Дважды кликните блок R1, измените значение Resistance в 15 кОм и нажмите OK. Откройте осциллограф Напряжения Загрузки и симулируйте модель. Напряжение коллектора теперь больше не усиливается относительно источника переменного тока на 10 мВ, но ослабляется.

Произведите модель LTI во втором устойчивом состоянии, уменьшайте его до минимальной реализации и наложите вторую Диаграмму Боде на первой.

[a_R1,b_R1,c_R1,d_R1]=linmod('ssc_bipolar_nonlinear');
[a0_R1,b0_R1,c0_R1,d0_R1] = minreal(a_R1,b_R1,c_R1,d_R1); % 13 states removed.
hold on % Keeps first Bode plot open
bode(a0_R1,b0_R1,c0_R1,d0_R1) % Superposes second Bode plot on first

Для получения дополнительной информации об использовании программного обеспечения Control System Toolbox для Предвещайте анализ, см. документацию Control System Toolbox.