کتاب آموزش شبیه سازی در محیط SIMULINK MATLAB

مقدمه:

گسترش روزافزون دانش در علوم پزشکی باعث شده است تا تحلیل و آنالیز مسایل پیچیده به کمک نرم افزارهای پیشرفته مهندسی انجام گیرد.امروزه به منظور اجرای طرح یا فرآیندی خاص ابتدا مسایل مربوط به کمک رایانه تحلیل و شبیه سازی شده و پس از مشاهده نتایج خروجی، طرح به مرحله اجرا می رسد. نرم افزار MATLAB یکی از نرم افزارهای قدرتمندی است که علاوه بر حل مسایل پیچیده ریاضی و آماری،قادر به شبیه سازی سیستم های پیچیده الکتریکی،مکانیکی،ترمودینامیکی و ... خواهد بود.

در این نرم افزار جعبه ابزار SimPowerSystems کتابخانه ای است که با استفاده از آن میتوان مسایل مربوط به مدارهای الکتریکی، سیستم های قدرت، ماشین های الکتریکی، الکترونیک قدرت و ... را آنالیز نمود. از جمله مزایای این کتاب می توان به ساده بودن متن، شبیه سازی گام به گام مسایل و کم حجم بودن آن اشاره نمود.این کتاب به گونه ای است که خواننده پس از مطالعه آن ضمن آشنایی با محیط شبیه سازی نرم افزار MATLAB، قادر خواهدبود شبیه سازی های پیچیده را به آسانی انجام دهد.

فهرست مطالب کتاب:

• فصل اول: کتابخانه بلوک های پرکاربرد   -----------------------  11
  

1- مقدمه

2- چگونگی ایجاد و اجرای مدل درمحیط Simulink

3- کتابخانه بلوک پرکاربرد

4- کتابخانه منابع

5- بلوک تولید کننده پالس Pulse Generator

6- بلوک موج سینوسی Sine Wave

7- ...

شبیه سازی و درک مهندسی از تجزیه و تحلیل سیستم های الکتریکی یکی از پارامترهایی است که برای آشنایی با این گونه سیستم ها مورد نیاز است. بدست آوردن پاسخ مورد انتظاراز شبیه سازی ها حداقل انتظاری است که بایستی برآورد شود. برای ارزیابی نتایج بدست آمده از معادلات ریاضی،یکی از روش های ممکن، شبیه سازی آن ها با استفاده از نرم افزارهای مختلف می باشد. یکی از نرم افزارهای قدرتمند مهندسی، نرم افزار MATLAB می باشد که قدرت تجزیه و تحلیل سیستم های الکتریکی را دارند.

به منظور آشنایی ابتدایی با این نرم افزار، ابتدا کتابخانه SimPowerSystems و نحوه دسترسی به آن شرح داده شده است.پس از آشنایی کاربر با این بخش، برخی از بلوک هایی که در شیبه سازی ها بطور معمول مورد استفاده قرار می گیرند، معرفی شده اند. در برخی از قسمت ها برای درک بیشتر کاربرد بلوک ها، مثالی از کاربرد آن ها آورده شده است. در بخش آخر نیز بلوک هایی که به عنوان تولیدکننده سیگنال در شیبه سازی ها مورد استفاده قرار می گیرند، معرفی شده است.

• فصل دوم: کتابخانه بلوک های اختصاصی   -----------------------  41

1- مقدمه

2- منبع جریان AC

3- ترانسفورماتور زمین Grounding Transformer

4- اندازه گیر امپدانس Impedance Measurement

5- مقدار موثر یا RMS

6- شاخه RLC سری

7- کلید سه فاز Three-Phase Breaker

8- حل گرهای سیمولینک Simulink Solver

9- ...

شبیه سازی سیستم ها و مدارهای الکتریکی در نرم افزار MATLAB به سادگی صورت می پذیزد. ساده بودن شبیه سازی ها منوط به آشنایی صحیح و درک مناسب از بلوک های موجود در این حوزه می باشد. عدم آشنایی با این بلوک ها، فرآیند انجام شبیه سازی را مشکل و پیچیده می نماید. بگونه ای که ممکن است عدم آشنایی با این بلوک ها و کاربرد آن ها در نهایت منجر به شبیه سازی نادرست شود. بنابراین لازم است کاربر آشنایی کافی با این بلوک ها داشته باشد تا بتواند شبیه سازی خود را با کمال دقت انجام داده و پاسخ های مورد نظر را دریافت نماید. همچنین انتخاب روش حل مناسب برای حل شیبه سازی ها و بدست آوردن پاسخ مطلوب، یکی دیگر از مهم ترین مسایلی است که باید به آن توجه شود.با توجه به آنکه ممکن است انتخاب روش حل مدارهای شبیه سازی شده در پاسخ نهایی تاثیر بسزایی داشته باشد؛ بنابراین دقت به این امرمی تواند بر جواب مورد نظر تاثیر زیادی داشته باشد.

هدف از نگارش این فصل، آشنایی با بلوک های پرکاربرد در شبیه سازی مدارهای الکتریکی،سیستم های قدرت و ماشین های الکتریکی می باشد. در بخش اول برخی از بلوک هایی که معمولا در شبیه سازی ها پرکاربرد هستند و مورد استفاده قرار می گیرند، معرفی شده اند. در فصول بعدی، کاربر با نحوه کاربرد این بلوک ها در شبیه سازی ها آشنا خواهد شد. در بخش دوم انواع روش های حل مدارهای الکتریکی که بوسیله این نرم افزار قابل انجام است، معرفی شده است. در واقع این روش های حل باعث بهینه شدن پاسخ نهایی و در نتیجه یافتن پاسخ مطلوب خواهد شد. آشنایی با این روش های حل باعث خواهد شد تا در زمان مناسب بهینه ترین و مطلوب ترین پاسخ از نرم افزار دریافت گردد.

در بخش اول این فصل بلوک های اختصاصی SimPowerSystems معرفی شده اند که در بخش های بعدی بطور مجزا توضیح داده شده اند.

• فصل سوم: شبیه سازی مدارهای الکتریکی   -----------------------  97
  

1-مقدمه

2- شبیه سازی مدار درجه اول

3- شبیه سازی مدار درجه دوم

4- اندازه گیری مقدار امپدانس معادل مدار در فرکانس های مختلف

5- شبیه سازی مدل ترانسفورماتور با بار اهمی - سلفی

6- سیستم سه فاز متقارن

7- ...

درس نظریه مدارها و شبکه ها یکی از اساسی ترین درس های عمومی مهندسی برق است و بی تردید، آشنایی کامل با مفاهیم مورد بحث در این درس، در درک و فهم دیگر درس های عمومی و تخصصی این رشته، برای دانشجویان بسیار سودمند است. پس از مطالعه دقیق این درس و آشنایی با مدارهای الکتریکی مختلف، مناسب ترین روش برای تجزیه و تحلیل معادلات حل شده و اطمینان از صحت آن ها، شبیه سازی مدارهای الکتریکی با استفاده از نرم افزار های مرتبط می باشد. نرم افزار MATLAB از جمله نرم افزارهایی است که قادر است بطور مناسبی این تجزیه و تحلیل را انجام دهد و مدارهای الکتریکی را آنالیز نماید.در این فصل تلاش شده است تا با طرح شبیه سازی های مختلف، کاربر، ضمن آشنایی با نحوه انجام شبیه سازی بتواند خروجی های مورد نظر را دریافت و مشاهده نماید و نتایج شبیه سازی را با پاسخ های بدست آمده از حل معادلات مورد نظر مقایسه نماید.

شبیه سازی های موجود در این فصل به پنج دسته تقسیم بندی می شوند.

در بخش اول شبیه سازی مدار درجه اول با ورودی جریان مستقیم انجام شده است تا بعنوان یکی از اولین مدارهای پایه درس مدارهای الکتریکی، خروجی های مورد نظر مشاهده و تحلیل شوند.

در بخش دوم شبیه سازی مدارهای درجه دوم با ورودی جریان های متناوب انجام شده است. هدف از طرح این شبیه سازی آن است که ضمن آشنایی کاربر با نحوه شبیه سازی مدارهای درجه دوم در این نرم افزار، با وضعیت ماندگار مدارهای الکتریکی آشنا گردد. نکته مهم در این شبیه سازی آن است که المان های مدار به گونه ای آرایش یافته اند که پاسخ خروجی فقط حالت ماندگار را شامل می شود و حالت گذرا در پاسخ این مدار قابل مشاهده نمی باشد.

در بخش سوم مدار درجه دومی را مورد بررسی قرار داده است که با ورودی AC تغذیه و دارای شرایط اولیه برای المان های ذخیره کننده انرژی مانند سلف و خازن می باشد. با نوجه به اعمال شرایط اولیه، نتایج خروجی این بخش با بخش قبل در لحظات اولیه اندکی تفاوت خواهد داشت و پس از اندک زمانی نتایج نهایی با یکدیگر برابر خواهند شد.

در چهارمین بخش مقدار امپدانس دیده شده از یک نقطه شبکه در فرکانس های مختلف تحلیل و آنالیز شده است.طراحی این بخش بدین منظور است که کاربر بتواند فرکانس تشدید مدارهای الکتریکی را تحلیل و آنالیز نماید.

در بخش پنجم تحلیل شکل موج های جربان عبوری از ترانسفورماتور و ولتاژ ترمینال های آن که دارای بار اهمی-مقاومتی می باشد، انجام شده است.در این بخش فقط حالت ماندگار این مدار بررسی شده است.

در بخش ششم، سیستم سه فاز متقارن را مورد بررسی قرار داده است. در این سیستم بارهای موجود در سیستم به نحوی قرار گرفته اند که سیستم سه فاز دارای بار متقارن بوده و بنابراین این سیستم، سیستم متقارن نامیده می شود. در حالت کلی و در سیستم های قدرت، سیستم سه فاز بصورت نامتقارن بوده و تنها جهت آشنایی با سیستم های سه فاز این شبیه سازی صورت گرفته است.شیبه سازی مدارهای این بخش به نحوی انجام شده است که کاربر ضمن آشنایی کلی با نحوه شبیه سازی مدارهای الکتریکی قادر خواهد بود مدارهای الکتریکی جدیدی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دهد.

• فصل چهارم: شبیه سازی ماشین های الکتریکی   -----------------------  123
  

1- مقدمه

2- اندازه گیری تلفات ترانسفورماتور تک فاز

3- موتور DC تحریک مستقل

4- ژنراتور سنکرون با بار متقارن

5- بررسی نامتقارنی بار بر روی ژنراتور سنکرون

6- ...

محققین بخصوص مهندسان از دیرباز به مدل سازی و شبیه سازی پدیده های فیزیکی توجه کرده اند. بررسی شرایط مختلف کاری روی یک سیستم واقعی یا تجهیزات واقعی ممکن است خطرناک، وقت گیر و یا هزینه بر باشد ولی بر روی یک مدل شبیه سازی شده به راحتی می توان هر پدیده ای را بررسی کرد. به همین دلیل شبیه سازی نرم افزاری ادوات و تجهیزات الکتریکی در چند دهه اخیر توجه مهندسین را جلب کرده است. در این فصل به بررسی شبیه سازی برخی از ماشین های الکتریکی ایستا (ترانسفورماتور) و دوار (سنکرون و آسنکرون) پرداخته شده است. هدف از شبیه سازی های انجام شده آشنایی کاربربا نحوه انجام مدلسازی و شبیه سازی تجهیزات الکتریکی می باشد و این تنها بخشی از شبیه سازی های قابل انجام توسط این نرم افزار است. لذا انتظار می رود که با مطالعه این فصل و شبیه سازی های آن، کاربر بتواند به تسلط نسبی در زمینه شبیه سازی ماشین های الکتریکی در نرم افزار MATLAB دست یابد. این فصل شامل چندین شبیه سازی می باشد.

در بخش اول شبیه سازی ترانسفورماتوری است که تحت با ر اهمی-القایی برقدار می شود و هدف آن است که میزان تلفات توان ترانسفورماتور اندازه گیری شود.

در دومین شبیه سازی مربوط به ماشین جریان مستقیم از نوع تحریک مستقل می باشد که برخی از پارامترهای آن مورد بررسی قرار گرفته اند. نکته مهم در این شبیه سازی آن است که گشتاور بار بصورت پله ای به موتور اعمال می شود و در طی مدت زمان مشخصی موتور راه اندازی می شود.

در بخش سوم، پارامترهای بهره برداری ژنراتور سنکرون در شرایطی که بار متقارنی را تغذیه مینماید، بررسی شده است. بمنظور مقایسه تفاوت های موجود بین شرایطی که بار متقارن و نامتقارن باشد، شیبه سازی چهارم طراحی شده است. در این مثال نشان داده شده است که زمانی که بار متصل به شبکه دارای وضعیت عدم تقارن باشد، پارامترهای بهره برداری از ژنراتورهای سنکرون چه تغییری میکند و وضعیت عدم تعادل چگونه می تواند باعث بروز آسیب به ماشین و تجهیزات الکتریکی شبکه شود.

نکته مهم در این فصل آن است که نرم افزار MATLAB با تمام قدرتمندی که در آنالیز و تجزیه و تحلیل سیستم های قدرت و شبکه های الکتریکی دارد، اما قادر نیست آنالیز حالت گذرا را در ماشین های الکتریکی دوار بدرستی انجام دهد. بنابراین پیشنهاد میگردد به منظور تجزیه و تحلیل ماشین های الکتریکی در شرایط ماندگار (دائم) از شبیه سازی این نرم افزار استفاده شود و برای آنالیز حالت گذرا، از معادلات دینامیکی مربوط به ماشین های الکتریکی که در کتاب های مرجع آمده است استفاده گردد.

• فصل پنجم: شبیه سازی سیستم های قدرت   -----------------------  141
  

1- مقدمه

2- محاسبه پارامترهای الکتریکی خطوط انتقال هوایی RLC

3- شبیه سازی سیستم قدرت سه فاز واقعی با وقوع خطای تک فاز به زمین بر روی آن

4- اثر فرانتی

5- بارگذاری امپدانس موجی

6- بررسی حالت گذاری ناشی از کلیدزنی

7- بلوک های مورد نیاز

8- ...

نرم افزار MATLAB محیطی جذاب را برای شبیه سازی و تحلیل بسیاری از سیستم های قدرت فراهم آورده است. در این فصل، کاربر با نحوه شبیه سازی چند نمونه از سیستم های قدرت آشنا می گردد. تقسیم بندی بخش های این فصل به صورت زیر می باشد.

در بخش اول، به منظور آنکه کاربر بتواند با استفاده از پارامترهای هندسی در نظر گرفته شده برای خط، مقدار مقاومت، اندوکتانس و خازن معادل خط انتقال مورد نظر را در سه توالی مثبت، منفی و صفر مشاهده نماید، به بررسی نحوه محاسبه این پارامترها، پرداخنه شده است.

در بخش دوم  خطای تک فاز به زمین بر روی سیستم قدرت سه فاز شبیه سازی و ولتاژ ناشی از خطای بوجود آمده در محل وقوع خطا در این شبکه مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.

در بخش سوم اثر فرانتی در خط انتقال مورد شبیه سازی و بررسی قرار گرفته.

در بخش چهارم، بارگذاری امپدانس موجی خط انتقال، شبیه سازی و شکل موج های ولتاژ و جریان سیستم در حالتی که خط انتقال باری معادل امپدانس موجی را تغذیه نماید، بررسی گردیده است.

در بخش پنجم شکل موج های جریانی و ولتاژی بوجود آمده در لحظه کلیدزنی در سیستم به منظور انتخاب کلید قدرت مناسب، مورد شبیه سازی و مطالعه قرار میگیرد.

در انتهای هر بخش نیز نکاتی که در شبیه سازی مورد نظر مورد استفاده قرار گرفته است، ذکر شده است تا کاربر بتواند شبیه سازی مورد نظر را انجام داده و پاسخ مطلوب را دریافت نماید.

• نحوه سفارش و خرید
  

1- روی سبد خرید کلیک کنید.

2- نشانی خودتان را با کد پستی وارد کنید.

3- مبلغ خرید را به صورت آنلاین پرداخت کنید.

البته از ثبت سفارش مطمئن شوید.

سفارشات ساعت 1 بعد از ظهر هر روز تحویل دفتر پست می شوند.

• پرداخت از طریق دستگاه خودپرداز

می توانید مبلغ سفارشتان را کارت به کارت کنید یا به حساب بانکی واریز کنید.

سپس با ما تماس بگیرید تا بسته را برایتان بفرستیم.

• اگر در اصفهان ساکن هستید

سرویس پیک موتوری سریع ترین راه خرید است. تلفن سفارش: 03132232004