SimElectronics的電氣系統(tǒng)仿真

1基于SimElectronics的電氣系統(tǒng)建模與仿真13組組員：浙江工業(yè)大學(xué)2ZhejiangUniversityofTechnologySimElectronics簡介SimElectronics是建立在Simscape上的專用電子線路模塊集，SimElectronics軟件與Simscape配套使用，擴展了Simulink產(chǎn)品系列工具箱在機械和電子系統(tǒng)的建模與仿真的物理建模能力。它包含可以讓用戶建立在一定的速度和精確度的要求下，適用于系統(tǒng)分析的機械和電子系統(tǒng)的模塊。SimElectronics是以Kirchhoff定律為基礎(chǔ)的電氣系統(tǒng)的動態(tài)系統(tǒng)仿真工具，使用Simulink交互式框圖設(shè)計界面，具有交互仿真能力。3ZhejiangUniversityofTechnologySimElectronics提供了大量真實物理元件模型來表述被仿真的系統(tǒng)，例如半導(dǎo)體器件、執(zhí)行與驅(qū)動器部件、集成電路和傳感器等，為多模擬電子線路、數(shù)字電子線路以及運算放大器線路系統(tǒng)提供了直觀有效的建模分析手段。應(yīng)用SimElectronics建立的模型可以與傳統(tǒng)的Simulink模型相融合。4ZhejiangUniversityofTechnologySimElectronics的局限性SimElectronics不能單獨完成以下情況的建模：1）建立包含幾十個模擬組件的大型電路的模型，如一個完整的收發(fā)器。2）執(zhí)行任何布局（物理設(shè)計）任務(wù)，或相關(guān)執(zhí)行任務(wù)，如布局與原理圖（LVS），設(shè)計規(guī)則檢查（DRC），寄生參數(shù)提取和反標注。5ZhejiangUniversityofTechnologySimElectronics模塊介紹Actuators&Drivers執(zhí)行與驅(qū)動部件IntegratedCircuits集成電路PassiveDevices無源器件SemiconductorDevices半導(dǎo)體器件Sensors傳感器Sources輸入源Utilities其他工具Actuators&Drivers

執(zhí)行與驅(qū)動部件

RotationalActuators旋轉(zhuǎn)執(zhí)行部件①ControlledPWMVoltage脈寬調(diào)制電壓的控制模塊②H-BridgeH-橋模塊③StepperMotorDriver步進電機驅(qū)動模塊Drivers驅(qū)動部件①DCMotor直流電機模塊②InductionMotor感應(yīng)電機模塊等

TranslationalActuators傳遞執(zhí)行部件①PiezoStack壓電疊堆模塊②Solenoid螺線管模塊③PiezoLinearMotor壓電直線電機模塊IntegratedCircuits

集成電路集成電路的組件主要有邏輯電路(Logic)、限頻運算放大器(Band-LimitedOp-Amp)、比較器(Comparator)、有限增益運算放大器(Finite-GainOp-Amp)、全差分運算放大器(FullyDifferentialOp-Amp)、倍增器(Multiplier)、運算跨導(dǎo)放大器(OperationalTranscon-ductanceAmplifier)、推挽輸出放大器(Push-PullOutput)和定時器(Timer)等。其中,邏輯電路(Logic)又包括CMOS邏輯與、CMOS緩沖器、CMOS邏輯與非、CMOS邏輯或非、CMOS邏輯非、CMOS邏輯或、CMOS邏輯異或和S-R觸發(fā)器等。PassiveDevices

無源器件無源器件包括晶體檢波器(Crystal)、熔斷器(Fuse)、電位計(Relay)、繼電器(Resistor)、熱敏電阻器(ThermalResistor)、三繞組互感器(Three-WindingMutualInductor)、傳輸線(TransmissionLine)、可變電容器(VariableCapacitor)、可變電感器(VariableInductor)等。SemiconductorDevices

半導(dǎo)體器件半導(dǎo)體器件包括二極管(Diode)、N溝道絕緣柵雙極型晶體管(N-ChannelIGBT)、N溝道結(jié)晶型場效應(yīng)晶體管(N-ChannelMOSFET)、N溝道金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(N-ChannelMOSFET)、半導(dǎo)體場效晶體管、NPN雙極晶體管(NPNBipolarTransistor)、光耦合器(Optocoupler)、P溝道結(jié)晶型場效應(yīng)晶體管(P-ChannelJFET)、P溝道金屬金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(P-ChannelMOSFET)、PNP雙極晶體管(PNPBipolarTransistor)和半導(dǎo)體閘流管(Thyristor)等。sensors

傳感器傳感器組件包括增量軸編碼器(IncrementalShaftEncoder)、發(fā)光二極管(Light-EmittingDiode)、PS傳感器(PSSensor)、光電二極管(Photodiode)、功率傳感器(PowerSensor)、近距離傳感器(ProximitySensor)、應(yīng)變儀(StrainGauge)、電熱調(diào)節(jié)器(Thermistor)和熱電偶(Thermocouple)等。Sources

電源庫電源庫里面主要有普通電池(GenericBattery)、負供電軌(NegativeSupplyRail)、正供電軌(PositiveSupplyRail)以及太陽能電池(SolarCell)等。信號之間的轉(zhuǎn)換Simulink里有兩種信號，一類是常用的simulink信號，另一類是物理模型對應(yīng)的物理信號（physicalsignal，PS信號），這兩類信號是并存的，但不能直接連接，需要調(diào)用相關(guān)模塊進行轉(zhuǎn)換。Simulink信號和物理信號直接相互轉(zhuǎn)換的模塊有：PS-Simulinkconverter和Simulink-PSconverter。仿真實例1--旋轉(zhuǎn)執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)矩-速度特性

仿真實例2—