交流電機的計算機仿真

目錄

第一章 概述

第二章 模擬計算機與模擬仿真方法

第三章 數(shù)字仿真方法

第四章 參考坐標系理論

第五章 異步電機的仿真模型

第六章 不同運行條件下異步電機的仿真

第七章 同步電機的仿真

第八章 非正弦供電交流電機的仿真

附錄一 常用三角恒等式

附錄二 程序IMSIM

附錄三 程序SMSIM

附錄四 程序IMSWV

附錄五 程序SMSWV

附錄六 程序SMCSI

參考文獻 2100433B

計算機仿真技術(shù)是現(xiàn)代科學研究和產(chǎn)品設計的新手段．本書介紹交流電機（異步電機、同步電機）應用計算機（模擬計算機或數(shù)字計算機）進行仿真研究的原理、方法和技術(shù)．

全書共分八章．前三章從仿真的基本概念出發(fā)，重點介紹模擬計算機及模擬仿真方法，同時對數(shù)字仿真中應用的計算方法作了必要的回顧．第四章介紹適合仿真要求的任意速參考坐標系理論．第五、六、七章介紹了異步電機、同步電機的數(shù)學模型以及根據(jù)這些數(shù)學模型建立起來的各種計算機仿真模型．第八章則對電力半導體裝置非正弦供電下交流電機的瞬態(tài)仿真及穩(wěn)態(tài)狀態(tài)變量法分析作了詳細論述．

本書可作為電機專業(yè)研究生和高等院校有關(guān)專業(yè)高年級學生的教學參考書，也可供從事電機、電氣傳動自動控制及電力電子技術(shù)方面的工程技術(shù)人員參考．

前言

計算機在科學技術(shù)各個領(lǐng)域的廣泛應用，為人類認識世界提供了一個有力的工具。本書第一作者曾連續(xù)四屆在同濟大學工民建、土建專業(yè)高年級本科生中開設了“混凝土結(jié)構(gòu)計算機仿真”選修課，詳細介紹了混凝土結(jié)構(gòu)基本構(gòu)件、鋼筋混凝土桿系結(jié)構(gòu)動、靜力試驗的計算機仿真分析方法；旨在幫助同學們通過學習更好地掌握計算機這個有效的工具，為今后的科學研究、工程實踐打下良好的基礎。該課程受到了學生們的歡迎。為了使讀者能深入了解混凝土結(jié)構(gòu)的計算機仿真分析方法，作者在原講稿的基礎上結(jié)合近期的科研成果寫成本書。

全書遵循由簡單到復雜，由構(gòu)件到結(jié)構(gòu)的漸進原則。首先介紹鋼筋混凝土梁、柱、板、墻和預應力混凝土梁等基本構(gòu)件的計算機仿真分析方法；進而介紹鋼筋混凝土桿系結(jié)構(gòu)靜、動力試驗和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)倒塌反應的計算機仿真分析方法；最后介紹計算機仿真中結(jié)構(gòu)破壞過程的圖形處理技術(shù)，形成一套完整的系統(tǒng)。其中，顧祥林負責第三、第四、第五、第六和第九章的寫作，孫飛飛負責第七和第十章的寫作，第一和第二章由顧祥林和孫飛飛共同寫作。

筆者曾分別師從同濟大學張譽教授和沈祖炎教授作博士研究生，后又在沈祖炎教授的領(lǐng)導下參加了國家基礎性研究重大項目(攀登B計劃)：“重大土木與水利工程安全性與耐久性的基礎研究”的子課題——反映高層建筑結(jié)構(gòu)體系施工誤差及損傷累積的仿真系統(tǒng)的研究工作。導師的悉心指導和諄諄教誨刈‘筆者的學習和工作起到了巨大的作用，使得筆者能順利地完成本書的寫作。另外，同濟大學結(jié)構(gòu)工程專業(yè)的多位研究生和本科生也為本書做出了卓越的貢獻，他們是姚利民、王立明、李承、周湘贊、馬星、黃勤、周欽海、王偉、任曉勇、孟益、宋曉濱和宣綱。在此，表示衷心的感謝!

限于筆者的理論水平，書中肯定有錯誤和不當之處，懇請廣大讀者指正!

顧祥林孫飛飛

2000年12月于同濟大學

1 緒論

1．1 結(jié)構(gòu)仿真的應用與意義

1．2 結(jié)構(gòu)仿真技術(shù)的發(fā)展概況

1．3 結(jié)構(gòu)仿真的基本任務

1．4 實現(xiàn)仿真的基本方法

1．5 本書的主要內(nèi)容2100433B

緒論

0.1 仿真技術(shù)簡介

0.2 計算機仿真技術(shù)的發(fā)展概況

0.3 計算機仿真技術(shù)的應用

0.4 控制系統(tǒng)計算機輔助設計的主要內(nèi)容及其應用

0.5 基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真的現(xiàn)狀

習題

第1章 仿真軟件——MATLAB

1.1 MATLAB的功能特點

1.2 MATLAB的基本操作

1.3 MATLAB的控制語句

1.3.1 循環(huán)語句

1.3.2 程序流控制語句

1.3.3 條件轉(zhuǎn)移語句

1.4 MATLAB的繪圖功能

1.4.1 二維圖形

1.4.2 三維圖形

1.5 MATLAB的數(shù)值運算

1.5.1 矩陣運算

1.5.2 向量運算

1.5.3 關(guān)系和邏輯運算

1.5.4 多項式運算

1.5.5 數(shù)據(jù)分析

1.5.6 函數(shù)極值

1.5.7 代數(shù)方程求解

1.5.8 微分方程求解

1.5.9 函數(shù)積分

1.5.1 0函數(shù)繪圖

1.6 MATIAB的符號運算

1.6.1 符號表達式的生成

1.6.2 符號表達式的基本運算

1.6.3 符號表達式的微積分

1.6.4 符號表達式的變換

1.6.5 符號表達式的求解

1.7 MATLAB的圖形界面

1.8 MATLAB編譯器

1.8.1 創(chuàng)建MEX文件

1.8.2 創(chuàng)建EXE文件

本章小結(jié)

習題

第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學模型及其轉(zhuǎn)換

2.1 線性系統(tǒng)數(shù)學模型的基本描述方法

2.2 系統(tǒng)數(shù)學模型問的相互轉(zhuǎn)換

2.3 系統(tǒng)模型的連接

2.4 典型系統(tǒng)的生成

2.5 系統(tǒng)的離散化和連續(xù)化

2.6 系統(tǒng)的特性值

本章小結(jié)

習題

第3章 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真

3.1 數(shù)值積分法

3.1.1 歐拉法

3.1.2 梯形法

3.1.3 預估-校正法

3.1.4 龍格-庫塔法

3.1.5 關(guān)于仿真數(shù)值積分法的幾點討論

3.2 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真程序

3.3 面向系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的仿真

3.3.1 典型環(huán)節(jié)的確定

3.3.2 連接矩陣

3.3.3 確定系統(tǒng)的狀態(tài)方程

3.3.4 面向結(jié)構(gòu)圖的數(shù)字仿真程序

3.4 連續(xù)系統(tǒng)的快速仿真

3.4.1 增廣矩陣法的基本原理

3.4.2 典型輸入函數(shù)的增廣矩陣

本章小結(jié)

習題

第4章 連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化的數(shù)字仿真

4.1 連續(xù)系統(tǒng)的離散化

4.2 典型環(huán)節(jié)的離散系數(shù)及其差分方程

4.3 非線性系統(tǒng)的數(shù)字仿真方法

4.4 連續(xù)系統(tǒng)按環(huán)節(jié)離散化的數(shù)字仿真程序

本章小結(jié)

習題

第5章 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真

5.1 采樣控制系統(tǒng)..；

5.2 模擬調(diào)節(jié)器的數(shù)字化仿真方法

5.3 采樣控制系統(tǒng)的數(shù)字仿真程序

5.3.1 數(shù)字控制器的程序?qū)崿F(xiàn)

5.3.2 連續(xù)部分的程序?qū)崿F(xiàn)

5.3.3 程序框圖及仿真程序

5.4 關(guān)于純滯后環(huán)節(jié)的數(shù)字仿真

本章小結(jié)

習題

第6章 動態(tài)仿真集成環(huán)境——Simulink

6.1 simulink簡介

6.1.1 Simulink的啟動

6.1.2 Simulink庫瀏覽窗口的功能菜單

6.1.3 仿真模塊集

6.2 模型的構(gòu)造

6.2.1 模型編輯窗口

6.2.2 對象的選定

6.2.3 模塊的操作

6.2.4 模塊間的連線

6.2.5 模型的保存

6.2.6 模塊名字的處理

6.2.7 模塊內(nèi)部參數(shù)的修改

6.2.8 模塊的標量擴展

6.3 連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)字仿真

6.3.1 利用Simulink菜單命令進行仿真

6.3.2 仿真結(jié)果分析

6.3.3 利用MAn.AB的指令操作方式進行仿真

6.3.4 模塊參數(shù)的動態(tài)交換

6.3.5 Simulink調(diào)試器

6.4 離散系統(tǒng)的數(shù)字仿真.；

6.5 仿真系統(tǒng)的線性化模型

6.6 創(chuàng)建子系統(tǒng)

6.7 封裝編輯器

6.7.1 參數(shù)（Parameters）頁面

6.7.2 圖標（Icon）頁面

6.7.3 初始化（Initialization）頁面

6.7.4 描述（Docurnentation）頁面

6.7.5 功能按鈕

6.8 條件子系統(tǒng)

本章小結(jié)

習題

第7章 控制系統(tǒng)的計算機輔助分析

7.1 控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析

7.2 控制系統(tǒng)的時域分析

7.3 根軌跡法

7.4 控制系統(tǒng)的頻域分析

7.5 系統(tǒng)的能控性和能觀測性分析

7.5.1 系統(tǒng)的能控性和能觀測性

7.5.2 將系統(tǒng)按能控和不能控進行分解

7.5.3 將系統(tǒng)按能觀測性和不能觀測性進行分解

7.6 系統(tǒng)模型的降階

7.6.1 平衡實現(xiàn)

7.6.2 模型降階

本章小結(jié)

習題

第8章 控制系統(tǒng)的計算機輔助設計

8.1 頻率法的串聯(lián)校正

8.1.1 基于頻率響應法的串聯(lián)超前校正

8.1.2 基于頻率響應法的串聯(lián)滯后校正

8.1.3 基于頻率響應法的串聯(lián)滯后一超前校正

8.2 狀態(tài)反饋和狀態(tài)觀測器的設計

8.2.1 狀態(tài)反饋

8.2.2 狀態(tài)觀測器

8.2.3 帶狀態(tài)觀測器的狀態(tài)反饋系統(tǒng)

8.2.4 離散系統(tǒng)的極點配置和狀態(tài)觀測器

8.2.5 系統(tǒng)解耦

8.2.6 系統(tǒng)估計器

8.2.7 系統(tǒng)控制器

8.3 最優(yōu)控制系統(tǒng)設計

8.3.1 狀態(tài)反饋的線性二次型最優(yōu)控制

8.3.2 輸出反饋的線性二次型最優(yōu)控制

本章小結(jié)

習題

第9章 基于MATLAB工具箱的控制系統(tǒng)分析與設計

9.1 控制系統(tǒng)工具箱簡介

9.2 線性時不變系統(tǒng)的對象模型

9.2.1 LTI對象

9.2.2 模型建立及模型轉(zhuǎn)換函數(shù)

9.2.3 LTI對象屬性的存取和設置

9.3 線性時不變系統(tǒng)瀏覽器——LTIViewer

9.4 單輸入單輸出系統(tǒng)設計工具——SISODesignTool

9.4.1 MNTLAB7.5的SISODesignTool

9.4.2 MATLAB6.5的SISODesignTool

9.5 非線性控制系統(tǒng)設計

9.5.1 SignalConstraint模塊及其應用

9.5.2 NCDBlockset模塊及其應用

9.5.3 求解其他非線性控制系統(tǒng)的設計問題

本章小結(jié)

習題

第10章 Simulink的擴展工具——S－函數(shù)

10.1 S－函數(shù)簡介

10.2 S－函數(shù)的建立

10.2.1 用M文件創(chuàng)建S－函數(shù)

10.2.2 用C語言創(chuàng)建S－函數(shù)

10.3 S－函數(shù)編譯器

10.4 S－函數(shù)包裝程序

本章小結(jié)

習題

附錄AMATLAB函數(shù)一覽表

附錄BMATLAB函數(shù)分類索引

參考文獻2100433B