拓展：simulink中将仿真环境离散化

此练习，主要在simulink仿真环境的离散化。

一、仿真模型

• 还是以前面simulink练习10的flyback电路为例：

二、如何查看离散情况

• 在空白处 右键 ，按下图选择 采样时间显示 ，再选择 全部 。
  
• 此时，就能看到弹出的一些连续、离散化的情况；
• 并且，电气的连接图，也会以不同情况，显示对应的颜色；
• 例如：0.5就是个常数；这个PWM脉冲发生器就是混合的情况，因为PWM脉冲发生器其输入是0.5常数，输出又是灰色的最小步长，所以是混合的。
  

三、仿真环境离散化的设置

• 从上面可以看到，此时整个系统就是各种都有，而现在就是要将整个系统全部离散化。主要分以下三步：
  • simulink系统离散化；
  • 电气环境离散化；
  • 控制方式离散化；

1、整个simulink系统离散化

• 点开 模型设置 的界面；（如下图）
• 将类型选为 定步长 ，求解器选为 离散 ；
• 固定步长，这里设置为 0.25e-6 ；
• 固定步长的设置方法：
  • 如果对于相控形式的电路，大概设置 1e-4 ；
  • 如果对于斩波形式的电路，
    • 10k开关频率大概设置 1e-6 或者更小；
    • 20k开关频率大概设置 0.5e-6 ；
    • 这里40k就是设置 0.25e-6 。
• 注意：后面如果有报错，可能就要检查这里是最小刻度的值，是否其他地方的设置是仿真时间0.25e-6的整数倍。
• 总结，目前整个simulink系统就变为离散化了。
  

2、PowerGUI电气环境离散化

• 双击 PowerGUI 模块，将类型选为 Discrete 离散形式，采样时间设置和刚才的固定步长一样 0.25e-6 。
• 总结，目前就是电气环境也做了离散化了。
  

3、控制方式离散化

• 就是在仿真里面，要用离散形式来对系统进行控制；

• 此时同样再搭建一个离散形式的PID的闭环反馈来验证；

• 双击空白处，搜子系统模块 Subsystem ，将控制部分在子模块里面进行搭建，这样更简洁；

• 需要有以下参数：

  • 给定量：因为要输出5V，用 constant 模块；
  • 反馈量：用万用表 Multimeter ，将电阻两端的输出电压作为反馈；
  • 误差：就是给定减去反馈，用 Sum 模型，进行相减；
  • PID调节器：这里需使用离散的PID控制器 Discrete PID Controller ；
  • 复合型控制：开环大信号+PID闭环小信号，参考之前的练习；
  • 这里就是用一个固定占空比常数 0.325 ，作为开环部分的大信号，再用 Sum 加上PID的输出的小信号，构成复合控制。
  • PID参数的设置：双击PID模块，
    • 比例项设置：通过前面误差信号如果差1V，则占空比大概需要0.05，就大概可以设置 0.05*5 ；
    • 积分项设置，通常就要至少快比例项再快100倍，因为这里积分是乘以Ts，是还原到秒级的，所以需要100倍，大概可以设置 0.055100 ；
    • 限幅部分：就大概限制在 -0.3 到 0.3 之间即可；

• 以下是PI模块的设置：

• 再将两个占空比的和，连接到PWM脉冲发生器 PWM Generator(DC-DC) ；
• 以下，就是完整的控制子模块的连接图；
  
• 以及完整电路的连接图：（如下图）
• 总结，目前就是控制部分也做了离散化了。
  

四、运行结果

• 仿真时间：0.02s，其输出电压的运行结果：
• 此时看到最后就是到5V左右了，仿真时间再长一点就比较明显；
  
• 仿真时间：0.04s，其输出电压的运行结果：
• 从图看出，是不是觉得改成离散的仿真，反倒更差呢？
• 之前连续的波形很光滑，现在更多这种波动的毛刺；
• 其实，这才是正常的，这才是更贴近实际真实情况。
  

学习来源：B站：西瓜粥西瓜粥