交流電機(jī)的計(jì)算機(jī)仿真

目錄

第一章 概述

第二章 模擬計(jì)算機(jī)與模擬仿真方法

第三章 數(shù)字仿真方法

第四章 參考坐標(biāo)系理論

第五章 異步電機(jī)的仿真模型

第六章 不同運(yùn)行條件下異步電機(jī)的仿真

第七章 同步電機(jī)的仿真

第八章 非正弦供電交流電機(jī)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(xiàn) 2100433B

計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)是現(xiàn)代科學(xué)研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的新手段．本書介紹交流電機(jī)（異步電機(jī)、同步電機(jī)）應(yīng)用計(jì)算機(jī)（模擬計(jì)算機(jī)或數(shù)字計(jì)算機(jī)）進(jìn)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(diǎn)介紹模擬計(jì)算機(jī)及模擬仿真方法，同時(shí)對數(shù)字仿真中應(yīng)用的計(jì)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(biāo)系理論．第五、六、七章介紹了異步電機(jī)、同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型以及根據(jù)這些數(shù)學(xué)模型建立起來的各種計(jì)算機(jī)仿真模型．第八章則對電力半導(dǎo)體裝置非正弦供電下交流電機(jī)的瞬態(tài)仿真及穩(wěn)態(tài)狀態(tài)變量法分析作了詳細(xì)論述．

本書可作為電機(jī)專業(yè)研究生和高等院校有關(guān)專業(yè)高年級學(xué)生的教學(xué)參考書，也可供從事電機(jī)、電氣傳動(dòng)自動(dòng)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(jì)算機(jī)在科學(xué)技術(shù)各個(gè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，為人類認(rèn)識(shí)世界提供了一個(gè)有力的工具。本書第一作者曾連續(xù)四屆在同濟(jì)大學(xué)工民建、土建專業(yè)高年級本科生中開設(shè)了“混凝土結(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)仿真”選修課，詳細(xì)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(dòng)、靜力試驗(yàn)的計(jì)算機(jī)仿真分析方法；旨在幫助同學(xué)們通過學(xué)習(xí)更好地掌握計(jì)算機(jī)這個(gè)有效的工具，為今后的科學(xué)研究、工程實(shí)踐打下良好的基礎(chǔ)。該課程受到了學(xué)生們的歡迎。為了使讀者能深入了解混凝土結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)仿真分析方法，作者在原講稿的基礎(chǔ)上結(jié)合近期的科研成果寫成本書。

全書遵循由簡單到復(fù)雜，由構(gòu)件到結(jié)構(gòu)的漸進(jìn)原則。首先介紹鋼筋混凝土梁、柱、板、墻和預(yù)應(yīng)力混凝土梁等基本構(gòu)件的計(jì)算機(jī)仿真分析方法；進(jìn)而介紹鋼筋混凝土桿系結(jié)構(gòu)靜、動(dòng)力試驗(yàn)和鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)倒塌反應(yīng)的計(jì)算機(jī)仿真分析方法；最后介紹計(jì)算機(jī)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(fù)責(zé)第三、第四、第五、第六和第九章的寫作，孫飛飛負(fù)責(zé)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(jì)大學(xué)張譽(yù)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(dǎo)下參加了國家基礎(chǔ)性研究重大項(xiàng)目(攀登B計(jì)劃)：“重大土木與水利工程安全性與耐久性的基礎(chǔ)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(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和諄諄教誨刈‘筆者的學(xué)習(xí)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(jì)大學(xué)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(xiàn)，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(cuò)誤和不當(dāng)之處，懇請廣大讀者指正!

顧祥林孫飛飛

2000年12月于同濟(jì)大學(xué)

1 緒論

1．1 結(jié)構(gòu)仿真的應(yīng)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(wù)

1．4 實(shí)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(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的發(fā)展概況

0.3 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的應(yīng)用

0.4 控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容及其應(yīng)用

0.5 基于MATLAB的控制系統(tǒng)仿真的現(xiàn)狀

習(xí)題

第1章 仿真軟件——MATLAB

1.1 MATLAB的功能特點(diǎn)

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(yùn)算

1.5.1 矩陣運(yùn)算

1.5.2 向量運(yùn)算

1.5.3 關(guān)系和邏輯運(yùn)算

1.5.4 多項(xiàng)式運(yùn)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(yùn)算

1.6.1 符號表達(dá)式的生成

1.6.2 符號表達(dá)式的基本運(yùn)算

1.6.3 符號表達(dá)式的微積分

1.6.4 符號表達(dá)式的變換

1.6.5 符號表達(dá)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(xí)題

第2章 控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型及其轉(zhuǎn)換

2.1 線性系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的基本描述方法

2.2 系統(tǒng)數(shù)學(xué)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(xí)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(yù)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(diǎn)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(xí)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(xí)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(xí)題

第6章 動(dòng)態(tài)仿真集成環(huán)境——Simulink

6.1 simulink簡介

6.1.1 Simulink的啟動(dòng)

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(biāo)量擴(kuò)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(jìn)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(jìn)行仿真

6.3.4 模塊參數(shù)的動(dòng)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(biāo)（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(xí)題

第7章 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)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(shí)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(jìn)行分解

7.5.3 將系統(tǒng)按能觀測性和不能觀測性進(jìn)行分解

7.6 系統(tǒng)模型的降階

7.6.1 平衡實(shí)現(xiàn)

7.6.2 模型降階

本章小結(jié)

習(xí)題

第8章 控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

8.1 頻率法的串聯(lián)校正

8.1.1 基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)超前校正

8.1.2 基于頻率響應(yīng)法的串聯(lián)滯后校正

8.1.3 基于頻率響應(yīng)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(shè)計(jì)

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(diǎn)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(jì)器

8.2.7 系統(tǒng)控制器

8.3 最優(yōu)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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(xí)題

第9章 基于MATLAB工具箱的控制系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)

9.1 控制系統(tǒng)工具箱簡介

9.2 線性時(shí)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(shè)置

9.3 線性時(shí)不變系統(tǒng)瀏覽器——LTIViewer

9.4 單輸入單輸出系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)

9.5.1 SignalConstraint模塊及其應(yīng)用

9.5.2 NCDBlockset模塊及其應(yīng)用

9.5.3 求解其他非線性控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題

本章小結(jié)

習(xí)題

第10章 Simulink的擴(kuò)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(xí)題

附錄AMATLAB函數(shù)一覽表

附錄BMATLAB函數(shù)分類索引

參考文獻(xiàn)2100433B