15MATLAB-SIMULINK电力仿真与应用

演示SIMULINK模块库。
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15.1.2 SIMULINK仿真平台


从MATLAB窗口进入仿真平台有两种方式：
（1）点击MATLAB菜单栏中的[File>New>Model]. （2）点击SIMULINK模块库浏览器窗口工具栏上的按键。
图1 Simulink模块库浏览器
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模型窗口建立
每个主菜单项都有下拉菜单，下拉菜单中每个小菜单为一个命令，只要用 鼠标选中，即可执行菜单项命令所规定的操作。其中， “Edit(编辑)” 和 “Simulation(仿真)” 菜单使用最为频繁。
2.仿真平台工具栏
(1)文件管理类：包括4个按键，1.新建(new)，2.打开(open)，3.存储(save)，4. 打印(print)。
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(a)
(b)
图12 创建完成的系统模型及子系统内部结构 (a)创建完成的系统模型 (b)子系统内部结构
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图13 绘制封装模块的图标 (a) 初始化； (b)绘制图标
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图14 子系统封装模块图形
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图15 参数标签页的设置
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图16 文本标签页的设置
图17 封装模块的参数对话框
可见，变量的字符、类型、说明以及封装子系统的类型、描述等设置均符合要求。该封装模块与 SIMULINK内部模块的参数对话框结构和特性也完全一致。
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15.1.1 SIMULINK模块库浏览器

1.SIMULINK仿真环境包括：模块库和仿真平台。 2.进入方式：命令窗口输入simulink回车；单击工具栏中 的simulink图标。

3. 模块库包括：标准模块库和专业模块库。

标准模块库（早）包括：连续系统，非连续系统，离散
系统，信号源，显示等各类子模块库。 4.由于在仿真领域广泛应用，各领域专家又专门开发了本领 域的专用模块库，诸如：通信系统，数字信号处理，电力 系统，模糊控制，神经网络等20多种专业模块库，且每年几 乎有更新。
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2）通过组合已存在模块的方法
该方法要求在用户的模型中已有组成子系统所需的所有模块，并且已经做好正确连接。 这种方法适合于采用自下而上设计方式的用户，具体实现步骤如下： (1)打开已经存在的模型。 (2)选中要组合到子系统中的所有对象，包括各模块及其连线。 (3)选择菜单[Edit>Create Subsystem]命令，模型自动转换成子系统。 (4)修改外接端子标签并重新定义子系统标签，使子系统更具可读性。
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15.1.3 Simulink基本操作



3.1 模块及信号线的基本操作
1.模块的基本操作
模块是系统模型中最基本的元素，不同模块代表了不同 的功能。各模块的大小、放置方向、标签、属性等都是可以 设置调节的。表3-1列出了Simulink中模块的基本操作方法的 简单描述。


2.信号线的基本操作



15.2 模型窗口建立 在Simulink环境下，编辑模型的一般过程是：首先打开 一个空白编辑窗口，然后将模块库中模块复制到编辑窗口中， 并按照给定的框图修改编辑窗口中模块的参数，再将各个模 块按照给定的框图连接起来，如此就可以对整个模型进行仿 真了。 在Simulink中打开一个空白模型窗口有几种方法： 在MATLAB的命令窗口中选择File| New| New Model 菜单 项； 单击Simulink工具栏中的“新建模型”图标； 选中Simulink菜单系统中的File| New| New Model 菜单项； 使用new_system命令建立新模型。 新空白窗口模型如图56所示。
打开模型
打开一个已有的模型
保存模型
保存仿真平台中的模 型 使模型更易读懂
注释模型
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如下图所示，在模型中加入注释文字，使模型更具可读性。
(a) 图3 添加注释文字示例
(a)未加注释文字；(b)加入注释文字
(b)
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3.3 子系统模块的基本操作 1.子系统建立
一般而言，电力系统仿真模型都比较复杂，规模很大，包含了数量可观的各种模 块。如果这些模块都直接显示在SIMULINK仿真平台中，将显得拥挤、杂乱，不利于用 户建模和分析。可以把实现同一种功能或几种功能的多个模块组合成一个子系统，从而 简化模型，其效果如同其它高级语言中的子程序和函数功能。
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图2 Simulink模块编辑窗口 完成上述操作，将出现如上图2所示的simulink仿真平台。仿真平台标题 栏上的“untitled”表示一个尚未命名的新模型文件。仿真平台中的菜单栏和 工具栏是simulink系统仿真的重要工具。
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1.仿真平台菜单栏
Simulink仿真平台中的菜单包括“File(文件)”、“Edit(编辑)” 、“View(查 看)” 、“Simulation(仿真)” 、“Format(格式)” 、“Tool(工具)”与“Help(帮助)” 七项内容。
创建一个子系统封装模块的主要步骤为：
(1)创建一个子系统。 (2) 选中目标子系统，选择仿真平台窗口菜单中的[Edit>Mask Subsystem]选 项，将弹出Mask编辑器窗口，窗口中包含四个标签页。 (3)使用封装编辑器不同的标签页进行封装图标、参数、初始化和文本的设 置。四个标签页主要功能如下： A.图标(Icon)标签页：用来给封装模块设计自定义图标。“”命令窗口以 MATLAB语句来绘制图标的编辑区，通过在“”命令窗口中填写函数设置 封装模块的图标。图标标签页的常用绘制命令如下表所示。
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y 例15.1 创建一个子系统并对其进行封装，要求子系统实现功能为： m sin(x) n
解: (1)创建子系统。显然，该子系统结构与图9所示子系统结构完全一致，不同之处为图 9所示子系统中Gain模块和Constant模块均为定值，而本例子要求子系统中这两个模块为 可变值。设置方法为分别双击Gain模块和Constant模块图标，在弹出的参数对话框中将 参数值设置为m和n即可。创建完成的系统模型及子系统内部结构如图12所示。 (2)设置标签页。选中目标子系统，选择仿真平台窗口菜单中的[Edit>Mask Subsystem]选 项，在弹出的封装编辑器窗口中分别对各标签页进行设置。 ①初始标签页。为了实现模块的图标绘制，首先必须在初始标签页的初始命令区中输入 绘制向量的初始化命令，如图13(a)所示。 ②图标标签页。在图标标签页的绘制命令区输入图13(b)所示命令。点击图13(b)中的 “Apply”按键，子系统封装模块图标如图14所示。 ③参数标签页中的Parameters图标，可增加模块的输入变量，设置完成后如图15所示。 ④文本标签页。通过设置可增加模块的可读性。设置完成后如图16所示。点击封装编辑 器窗口中的“OK”按键，子系统封装过程结束。双击图14中的封装模块，将弹出该模块 的参数对话框，如图17所示。
(2)对象管理类：包括3个按键，5.剪切(cut)，6.复制(copy)，7.粘贴(paste)。 (3)命令管理类：包括2个按键，8.撤销(undo)，9.再执行(redo)。 (4)仿真控制类：包括6个按键，1个文本框，一个列表框，10.start, 11.stop, 12. 仿真终止时间，13.Normal, 14. (5)窗口切换类：包括6个按键，见原书分类。
将上图3中所示的模型用第二种方法创建子系统，创建过程如下图4-图7所示。
图4 选中组合子系统的所有对象 (用拖曳鼠标划定范围框的方法)
图5 转换为子系统 (选择菜单[Edit>Create Subsystem])
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图6 子系统内部结构图 （在子系统图标上双击鼠标键进入）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
图7 修改外接端子标签 （在原标签上单击鼠标键进入标签编辑框）
在SIMULINK中创建子系统一般有两种方法。 1）通过“子系统”模块的方法 该方法要求在用户的模型里添加一个称为Subsystem的子系统模块，然后 再往该模块里加入组成子系统的各种模块。这种方法适合于采用自上而下设计 方式的用户，具体实现步骤如下：
(1)新建一个空白模型。 (2)打开“端口和子系统”(Ports＆Subsystems )模块库，选取其中的“子系统” (Subsystems)模块 并把它复制到新建的仿真平台窗口中。 (3)双击“子系统”模块，弹出一个子系统编辑窗口。系统自动在该窗口中添加一个输入和输出端 子，名为In1和Out1，这是子系统与外部联系的端口。 (4)将组成子系统的所有模块都添加到子系统编辑窗口中，合理安排。 (5)按要求用信号线连接各模块。 (6)修改外接端子标签并重新定义子系统标签，使子系统更具可读性。
操作内容 创建模型 操作目的 创建一个新的模型 操作方法 方法1：运行MATLAB菜单命令[File>New>Model] 方法2：点击SIMULINK模块库浏览器窗口工具栏按键 方法1：运行MATLAB菜单命令[File>Open] 方法2：点击SIMULINK模块库浏览器窗口工具栏按键 方法1：运行模块库浏览器窗口菜单命令[File>Save] 方法2：点击SIMULINK模块库浏览器窗口工具栏按键 在模型窗口中的任何想要加注释的位置上双击鼠标，进 入注释文字编辑框，输入注释内容，在窗口中任何 其它位置单击鼠标退出
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绘制命令
说明
plot(x_vector, y_vector)
disp(string) text(x,y, string) image(picture.jpg)
在图标上绘制曲线
在图标的中心显示字符串 在(x,y)坐标处显示字符串 在图标上嵌入目标图片（JPG格 式）
dpoly(num,den)
在图标的中心显示传递函数
MATLAB/SIMULINK电力仿真与 应用
东北电力大学理学院