【正文】 真類型。 ㈢按仿真對(duì)象中的信號(hào)流類型分：離散系統(tǒng)和連續(xù)系統(tǒng)分別對(duì)應(yīng)于離散系統(tǒng)仿真和連續(xù)系統(tǒng)仿真。 ㈤ 按對(duì)象的性質(zhì)分為宇宙飛船仿真、化工系統(tǒng)仿真、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)仿真等。 那時(shí)仿真技術(shù)的應(yīng)用就已經(jīng)體現(xiàn)出了它在創(chuàng)造社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益方面的巨大作用。采用仿真實(shí)驗(yàn)代替實(shí)彈試驗(yàn)可使實(shí)彈試驗(yàn)的次數(shù)減少 近80%?，F(xiàn)代仿真技術(shù)不 但 應(yīng)用于傳統(tǒng)的 科學(xué)技術(shù) 領(lǐng)域，而且日益廣泛地應(yīng)用于社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生物等 多種非科技 領(lǐng)域，如交通控制、城市規(guī)劃、資源利用、環(huán) 境污染防治、生產(chǎn)管理、市場(chǎng)預(yù)測(cè)、世界經(jīng)濟(jì)的分析和預(yù)測(cè)、人口控制等。 二、仿真技術(shù)的應(yīng)用及意義 可以說，仿真技術(shù)就是模型化方法的繼續(xù)。 這樣， 在全部時(shí)間內(nèi)就可以通過對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)模型性能的觀測(cè)來求得問題的解 。 在電力工業(yè)中，電力系統(tǒng)動(dòng)態(tài)模型實(shí)驗(yàn)：電力系統(tǒng) 負(fù)荷分配、瞬態(tài)穩(wěn) 定性以及最優(yōu)潮流控制、電站操作人員培訓(xùn)模擬系統(tǒng)都用到了仿真技術(shù)。在飛行員及宇航員訓(xùn)練用飛行仿真模擬器也用到該技術(shù)。 仿真技術(shù)在許多復(fù)雜工程系統(tǒng)的分析和設(shè)計(jì)研究中越來越成為不可或缺 的工具。然而只要能正確地建立系統(tǒng)的模型，就能 夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行充分的分析研究。 這樣 經(jīng)過不斷的仿真修正，逐漸深化對(duì)系統(tǒng)認(rèn)識(shí) 的同時(shí) ，采取 相 應(yīng)的控制和對(duì)策， 便可 使系統(tǒng)處于科學(xué)的控制和管理之下。 應(yīng)用仿真技術(shù)的意義在于其經(jīng)濟(jì)、安全、便捷、 具有優(yōu)化設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)預(yù)測(cè)的特殊功能等方面。大型、復(fù)雜系統(tǒng) 的直接實(shí)驗(yàn)是十分昂貴的，而且建立這樣的物理模型結(jié)構(gòu)參數(shù)基本是固定的，不易變更。而采用仿真技術(shù)，不但可以得到可靠的數(shù)據(jù)結(jié)果，更重要的是仿真技術(shù)成本低，節(jié)約資金，而且模型可以重復(fù)使用，系統(tǒng)參數(shù)和結(jié)構(gòu)的變更也十分方便。 某些系統(tǒng)（如載人飛行器、核電裝置等），直接實(shí)驗(yàn)往往會(huì)有很大的危險(xiǎn)，甚至是不允許的，而采用仿真實(shí)驗(yàn)可以有效降低危險(xiǎn) 程度，系統(tǒng) 研究 的安全性得到保障。仿真技術(shù)的應(yīng)用極大地提高了系統(tǒng)的實(shí)際效率，縮短設(shè)計(jì)周期，同時(shí)降低設(shè)計(jì)成本 。 對(duì)一些真實(shí)系統(tǒng) ，甚至物理模型 進(jìn)行結(jié)構(gòu)和參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)是非常困難的，這時(shí)仿真 就可以發(fā)揮它的靈活性 。 在非工程系統(tǒng)中（如社會(huì)、管理、經(jīng)濟(jì)等系統(tǒng)），由于其規(guī)模及復(fù)雜程度巨大，直接實(shí)驗(yàn)幾乎是不可能的，這時(shí)通過仿真技術(shù)的應(yīng)用可以獲得對(duì)系統(tǒng)的某種超前認(rèn)識(shí)，這是仿真技術(shù)靈活性、全面性優(yōu)勢(shì)的體現(xiàn) 。 軟件方面， 直接面向用戶的數(shù)字仿真軟件 發(fā)展迅速 ，各種專家系統(tǒng)與智能化技術(shù)將更深入地應(yīng)用于仿真軟件開發(fā)之中，使得在人機(jī)界面、結(jié)果輸出、綜合評(píng)判等方面達(dá)到更理想的 效果 。將使仿真技術(shù)步入一個(gè)新的發(fā)展階段。仿真是基于相似性原理， 利用物理的或數(shù)學(xué)的模型來類比模仿現(xiàn)實(shí)過程，以尋求對(duì)真實(shí)系統(tǒng)正確 認(rèn)識(shí) 的過程。而基于建立數(shù)學(xué)模型的仿真軟件算法的出現(xiàn)，為這種可能提供了現(xiàn)實(shí)的軟件支持， 使得數(shù)學(xué)模 型的求解變得更加方便，快捷和準(zhǔn)確，能解決的問題領(lǐng)域也大大擴(kuò)展了。 伴隨著計(jì)算機(jī)硬件水平的提高，仿真軟件也有長(zhǎng)足的發(fā)展。另外，仿真軟件也日益向著集成化，全面化的方向發(fā)展。 計(jì)算機(jī)仿真的一般過程可概括如下： ⒈根據(jù)仿真任務(wù)確定仿真方案 依據(jù)仿真目的和要求得到的仿真數(shù)據(jù)確定仿真的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，并注意規(guī)定仿真的約束條件和邊界條件等。數(shù)學(xué)模型的建立會(huì)直接影響到仿真結(jié)果的可靠性，甚至仿真過程的正確性。 ⒊建立仿真模型 對(duì)于不同的系統(tǒng)，建立仿真模型的任務(wù)不同。 ⒋編寫仿真程序，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。對(duì)于快速的實(shí)時(shí)仿真，往往需要用匯編語(yǔ)言。 ⒌分析仿真結(jié)果 分析仿真結(jié)果的目的是為下一步優(yōu)化仿真做準(zhǔn)備，對(duì)于出現(xiàn)的仿真結(jié)果要綜合分析，找到仿真過程中存在的問題，逐步修訂仿真過程的各個(gè)要素，包括仿真模型、仿真程序，甚至數(shù)學(xué)模型。 計(jì)算機(jī)仿真， 作為一種模擬實(shí)際的技術(shù)，畢竟不能全面地反映現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)的所有特征和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，這就要求我們?cè)诮⑾到y(tǒng)的數(shù)學(xué)模型時(shí)要充分考慮仿真的目的，抓住影響系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化的主要因素，合理近似次要因素，使模型能夠充分體現(xiàn)系統(tǒng)的主要特征而又不失去其全面性。正是由于上述優(yōu)勢(shì)，使得計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)在當(dāng)今社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。它已經(jīng)發(fā)展成適合多學(xué)科多工作平臺(tái)的大型軟件，包含眾多功能各異的工具箱。作為一個(gè)功能強(qiáng)大的數(shù)學(xué)工具軟件，在很多領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。 MATLAB 軟件在不斷升級(jí)換代，功能更趨完善。因此，當(dāng)前已成為美國(guó)和其他發(fā)達(dá)國(guó)家大學(xué)教學(xué)和科學(xué)研究中最常用和必不可少的工具。它大大提高了課程教學(xué)、解題作業(yè)、分析研究的效率。 MATLAB 作為一種高性能的、用于工程 計(jì)算的編程軟件，它把科學(xué)計(jì)算、結(jié)果可視化和編程都集中在一個(gè)非常方便的環(huán)境中。具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： ⑴語(yǔ)法簡(jiǎn)單編程效率高。 MATLAB 語(yǔ)言中最重要的概念是函數(shù)。 MATLAB 語(yǔ)言是解釋執(zhí)行的語(yǔ)言，它把編輯、編譯、連接和執(zhí) 行融為一體，可以在同一畫面上進(jìn)行靈活操作，快速排除輸入程序中的書寫錯(cuò)誤、語(yǔ)法錯(cuò)誤以至語(yǔ)義錯(cuò)誤等，從而加快了用戶編寫、修改和調(diào)試程序的速度。 ⑵便捷的圖形和圖像操作功能。在圖形方面，它有一系列繪圖函數(shù)；在圖像方面，它能夠顯示和生成許多常見格式的圖像，甚至是多波段圖像。所有這些綜合性功能都令其它某種單一的高級(jí) 編程語(yǔ)言望塵莫及。 MATLAB 語(yǔ)言同樣規(guī)定了矩陣的算術(shù)運(yùn)算符、關(guān)系運(yùn)算符、邏輯運(yùn)算符、條件運(yùn)算符和賦值運(yùn)算符等，而且這些運(yùn)算符大部分可以毫無改變的照搬到數(shù)組運(yùn)算中。 ⒉工作環(huán)境：包括了一系列的應(yīng)用工具，提供編程和調(diào)試程序的環(huán)境。在命令窗口中，用戶可以實(shí)現(xiàn) MATLAB 的 各種功能。 M 文件編譯器是 MATLAB 為用戶提供的用于編輯 M 文件的程序。 ⑶工作空間：它是顯示用戶在 MATLAB 中通過命令行進(jìn)行操作的變量集合的窗口。用戶不但可以查詢函數(shù)的用法。 ⒋數(shù)學(xué)庫(kù)函數(shù)：包含了大量的數(shù)學(xué)函數(shù)，也包括復(fù)雜的 功能。 MATLAB 的典型特點(diǎn)可以概括如下： ⒈語(yǔ)言簡(jiǎn)潔緊湊，運(yùn)算符十分豐富，使用起來極為方便靈活。 ⒊語(yǔ)法限制不嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大，并且程序的可移植性好。 ⒌包含功能強(qiáng)勁的工具箱。 ⒎ MATLAB 典型的應(yīng)用包括以下兩方面： ①數(shù)值計(jì)算和符號(hào)計(jì)算。 第二節(jié) SIMULINK 模塊簡(jiǎn)介 顧名思義， SIMULINK 是專用于可視化系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真的軟件程序包。一般工具箱只是把面向某一類問題的程序包集中起來，其中的程序都是用 MATLAB 語(yǔ)言編寫的，而工具箱卻是從底層開發(fā)的一個(gè)完整的仿真環(huán)境和圖像界面。原來的 MATLAB 是在文本窗口中編輯，圖形窗口只是用來顯示，而 SIMULINK 則把圖形窗口擴(kuò)展為可以用框圖方式來編程，使 MATLAB 的功能有了本質(zhì)的提高。 SIMULINK 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它不給出任何新的函數(shù)。這對(duì)用戶來說是很方便的。構(gòu)成任 何一個(gè)系統(tǒng)框圖有三個(gè)步驟，即選定典型環(huán)節(jié)、相互連接和給定環(huán)節(jié)參數(shù)。 ⒉輸入輸出信號(hào)來源形式是多元化的。輸出信號(hào)也類似，這就擴(kuò)大了仿真系統(tǒng)與各種外部軟件和硬件的接口能力。首先，畫好了框圖并存起來，它就自動(dòng)建立起來了仿真的方程；其次，在運(yùn)行時(shí)用戶可以不給步長(zhǎng)，只給出運(yùn)行的仿真精度，軟件會(huì)自動(dòng)選擇能保證給定精度的最大步 長(zhǎng)，使得在給定精度要求下系統(tǒng)仿真具有最快的速度。首先它提供了一些基本模塊，這些模塊就放在上面的庫(kù)瀏覽器里，用戶可以方便地調(diào)用這些模塊，而不必再重復(fù)地制作這些常用的模塊。顯然，這樣的工具可以節(jié)約設(shè)計(jì)人員的大量時(shí)間，從而大大提高了工作效率，進(jìn)一步縮短了研發(fā)設(shè)計(jì)時(shí)間。因?yàn)橛脩粢龅膬H僅是選擇自己需要的模塊，把這些模塊設(shè)置好恰當(dāng)?shù)膮?shù)，并按照設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)的功能將這些模塊恰當(dāng)?shù)倪B接在一起，經(jīng)過進(jìn)一步的優(yōu)化設(shè)計(jì)，最終就會(huì)得到設(shè)計(jì)質(zhì)量很高的解決方案。具體的操作步驟如下： ⒈啟動(dòng) SIMULINK 窗口和模塊庫(kù)。 ⒉建立系統(tǒng)框圖模型。其次，選取所需的模塊和模塊組，并將個(gè)模塊的參數(shù)設(shè)定為合適的值。之后，將個(gè)模塊按正確的方式連接起來，仿真模型就基本建立起來了。系統(tǒng)的仿真運(yùn)行有兩種方法：一種是在 MATLAB 的 COMMAND 窗口下輸入相關(guān)命令，也可以直接利用 SIMULINK 菜單命令。它的具體操作是：首先，打開系統(tǒng)模型窗口。最后，運(yùn)行仿真模型。主要是利用 SCOPE 模塊、變量返回值或 TOWORKSPACE模塊。 第三章 異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 這一章，我們要討論的是異步電機(jī)數(shù)學(xué)模型的建立過程。事實(shí)上，我們是根據(jù)理想化電機(jī)的概念， 推導(dǎo)出描述異步電機(jī)的行為特性的狀態(tài)變量方程式，其實(shí)它們是一組一階微分方程。 實(shí)際的異步電機(jī)動(dòng)態(tài)運(yùn)行特性是非常復(fù)雜的，用來描述它運(yùn)行狀態(tài)的數(shù)學(xué)模型往往是一個(gè)高階非線性復(fù)雜耦合的多變量系統(tǒng)。這樣，即使忽略磁飽和因素的影響，數(shù)學(xué)模型也將是非線性的。而且，每個(gè)繞組產(chǎn)生磁通時(shí)都有自己的電磁慣性，再加之轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)角的積分關(guān)系、電機(jī)本身的機(jī)電慣性等因素，異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型將是一個(gè)八階系統(tǒng)。具體的做法是： ⒈忽略磁路飽和、鐵心損耗及溫度變化對(duì)繞組電阻的影響。 ⒊忽略空間諧波影響，假定三相繞組對(duì)稱，空間互差 120176。 下圖（圖 ）為三相異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型 IfufiCaBOucicωθcbuibuAiAuCCuBBi 本論文的研究對(duì)象是繞線型異步電機(jī)，將它的三相繞線轉(zhuǎn)子折算到定子側(cè)，折算后的定、轉(zhuǎn)子 繞組匝數(shù)相等。轉(zhuǎn)子軸線 a、 b、 c 位置隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。異步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型可由磁鏈方程、電壓方程、轉(zhuǎn)矩方程和狀態(tài)方程構(gòu)成，并規(guī)定各繞組的電壓、電流、磁鏈的正方向符合右手螺旋定則。因此，各繞組磁鏈的矩陣方程可表達(dá)如下： A A A A B A C A a A b A c AB B A B B B C B a B b B c BC C A C B C C C a C b C c Ca a A a B a C a a a b a c ab b A b B b C b a b b b c bc c A c B c C c a c b c c cL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L iL L L L L L i??????? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? （ 31） 寫成相量形式為： ΨLi? （ 32） 其中， L 是一個(gè) 66? 階矩陣，稱為