saber与控制系统仿真

SABER与控制系统仿真

1.应用背景

1．1为什么要使用控制系统仿真

对于SABER强大的电路仿真功能我们已经有所了解，在模块电路中，我们的反馈控制方法通常比较简单，一般就是一些电阻和电容的组合，但是对更为复杂的控制模式，控制参数的定义难以用模拟电路组合实现，指标间的对应关系也不直观，应用控制系统仿真，便于直观理解以便优化指标，便于转化到数字实现（DSP），而且可以实现一些复杂的控制方式（例如三相系统中常用的静止和旋转的坐标变换）

1．2SABER在控制系统仿真的优势和制约

优势：SABER作为混合仿真系统，可以兼容模拟，数字，控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备

这样的功能。

制约：不支持离散系统的频域分析，以及状态方程的分析方法。

1．3控制系统仿真应用范围

主要应用在变频器，UPS，以及未来的数字化电源系统的控制算法设计

部分。

2.基本方法

2．1控制流原则

在控制系统仿真中用到的模型有两个特点：

1、它们都是无量纲的数值，不论电流，电压，速度，角度，

在进行控制系统仿真之前都必须转化为无量纲的数字，因

为对于控制处理机构而言，它只关心分析对象的数学行

为，这是为了进行统一的分析。

2、信号流向是单相的，必须从一个模型的输出（out）口流入

到另外一个模型的输入端口，不能颠倒。而模拟电路器件

的端口是不区分类别的，信号可以从断口流出也可以流

入，只有正负号不同。为了解释这个问题，我们看一个例

子如下。

上图中左边和右边分别是一个RC并联电路在电路仿真和控制系统仿真中的描述，在控制系统中用一个积分环节表示电容，对于电路中的电容模型，我们可以以电压或者电流任何一个作为输入量求解另外一个，而在控制系统一旦确定模型方式，输入量就唯一确定，在该例子中选用积分环节，则输入只能是电流才能够描述电容行为，输入如果是电压量，则描述的就是一个电感了。这也说明控制系统的模型具有普遍的应用性。

2．2基本模型类别

首先我们以一个例子来看看控制系统中常用的有哪些模型：

这是一个双环控制的半桥PFC的控制模型仿真图，图中用虚线框住的部分为主电路等效，下面部分为控制电路等效。其中包含模型如下：2．2．1 信号源模型：如图所示

控制系统仿真中的信号源类型（例如正弦，三角）

以及赋值方法与电路仿真中一样，不同的是两点：

它只有一个输出端口，必须接到其他模型的输入

端口，

它无量纲，可以描述各种同样数学行为的物理量，

比如正弦信号可以是电压也可以是电流。

2．2．2 信号结合模型：

控制系统中最常见的就是对于信号进行比较，并对比较结果进行处理。在这个例子中有以下模型

左边的信号比较，右边的是信号相乘，这可能是控制系统分析中用的最多的两种型号结合方式，信号比较用于误差信号生成（和基准信号比较），信号相乘用于调制（PFC中的乘法器），SABER还提供了用于坐标变换的正弦信号结合，以后会介绍。

2．2．3 误差信号处理模型：

这是SABER控制系统仿真中的核心部分，对于连续系统，和离散系统有不同类别，后面将以实例逐步介绍，这里先由下图简单说明一下

图中右边的方框是一个PI调节器的模型，我们可以定义器比例和积分参数。SABER还提供了微分滞后，以及由多项式定义的传递函数模型。那个三角形是代表增益控制，以上属于线性控制。最右边的是限幅函数，用于防止控制信号的溢出，属于非线性控制。

2．2．4 接口模型：

在控制系统和模拟系统混合仿真的时候实现信号类型转换，后面介绍。

以上这些模型，均可以在器件模型库的“控制系统—〉连续函数”部分查找

2．3基本仿真方法

应用控制系统模型仿真有什么好处呢？我们以其对应的模拟电路为例，见下图：

这是一个UC3854控制的半桥PFC，运用控制系统平均模型的电路，有以下好处

2．3．1在不影响分析对象的前提下速度大大提高

上图是我们运用控制系统模型仿真的电感电流和输出电压，与模拟电路仿真结果基本一致，（由于是平均线性模型，也会有差异，例如纹

波特性），但是速度只有模拟电路仿真的1/1000。

2．3．2分析对象明确，便于频域分析

控制系统仿真对象是控制参数优化，速度的提高对于选择不同参数反复优化很有好处。由于忽略了与控制无关环节的影响，查找问题也容

易定位。我们知道，开关电源是强非线性系统，是无法直接分析其频域

特性的，而转化为控制系统模型，我们可以对其进行频域分析。L 例如对下图的PI调节器

其频域分析结果如下：

对于带反馈，串联等更为复杂的控制环节，也有同样方法。

3. 应用实例与分析方法

本章主要以一些实例，介绍如何根据设计需要，选择适当的控制系统仿真模型以及方法，并继续介绍一些常用模型。

3．1平均模型仿真

还是以半桥PFC为例，如下图

首先要明确的是：既然我们是控制系统仿真，那么分析的主要对象应该是系统的环路控制参数以及它们对于系统受控指标性能的影响。举例来说，我们需要了解电流内环PI调节参数对于输出电压的影响，仿真则改变控制模型（图中红线处）中的Kp,Ki,仿真得到如下结果，可以看出不同PI参数组合的对于输出电压稳定时间和过冲的影响。

3．2 混合系统仿真

平均模型仿真好处很多，但是也有一些制约因素，说明如下：

回路建模难度较大：功率电路部分的主回路等效控制模型（图中虚线框内）模准确与否对于仿真结果很关键，通常做法是建立状态方程的基础上面画出其控制模型，过程与MatLab类似。但是这要求对于拓扑和控制理论都有较好的理解，一般做法是查找相关文献资料。不过一些不是很常用的拓扑，建模还是有一定难度的。

控制方式的影响未考虑：仍然以前图为例，在控制系统平均模型图中，M表示控制部分的输出信号，它调节功率电路的行为实现控制目标，具体实现通常是SPWM，这样M就应该理解为占空比,但是图中我们只是用它和电感电流相乘来获得输出电流，，调制过程和PWM信号没有体现出来，中间一些因素（如信号频率，开关速度，压降）的影响也无法体现。

因此很多时候，我们会使用混合系统仿真，如下图：

和平均模型相比，控制部分是完全一致的，这里只介绍变更部分：主回路：由平均模型换成一个半桥BOOST电路。

spwm信号生成：包括三角波发生和PWM比较器，

接口模型：在混合系统仿真中，如何实现不同物理量的统一运算？

关键就是接口模型的运用，简单说明如下：

图中左边是电压到控制转换模型，把电压量转换为无量纲的控制量，此外SABER还提供了电流，速度，转速等其他物理量到控制的转换模

型，经过转换以后各种物理量就可以统一运算了。

图中右边是控制到电压转换名模型，可以理解为和上面模型的对偶，完成控制运算以后的控制量必须转换成为物理量，才能实现对模拟电路

的控制。

需要注意的是模拟量的参考方向，与控制量的正负要对应。

上图显示了用平均模型和混合模型仿真的电感电流以及输出电压的对比，基本上是一致的，不同的是混合模型的波形中含有因为开关行为造成的高频分量。

3．3 离散系统仿真

前面介绍的是连续系统的仿真，实际中，控制经常是用DSP实现的，很多控制方法和概念和连续系统也有差异，一些离散系统独有的特性（如零阶保持导致的信号延时）也会对控制效果发生影响，这个时候就要用到控制系统离散仿真的模型。

以下面单相逆变器的为例，介绍如何应用离散控制系统仿真：

这是一个双环控制的逆变器，其中控制实现的关键部分是电压环和电流环的控制参数，这里是用一个传递函数模型表示的：如下图：

这是一个连续控制系统的通用模

型，通过传递函数形式表示控制特性，

可以分子分母的阶数，多项式的系数，

以及增益，以图中参数为例，则传递函

数表示如下：

H(s)=(500u*s+1)/(0.1m*s)

其它高阶的拉普拉斯传递函数定义方法

类推

仿真结果如下

输出电压波形：

PWM信号发生部分：

如果我们在离散系统中描述前面的逆变电路，仿真电路如下：（信号采样部分和控制部分）

与连续系统相比，离散系统最大的特点就是信号是按照某个频率采样进行的，所以离散系统中的模型也都需要定义采样信号，可以分为以下几类

1、信号源

离散控制系统中的信号源类型和定义方法与

连续系统一致，差异在于它们都有一个采样端

子，通常接到一个时钟信号的输出，定义采样

频率。而他们输出波形也自然是采样形式的。

以右图的正弦信号源为例，其输出如下图。（采

样频率20K，局部波形）

2、信号转换

模拟到离散控制系统的转换接口模型有两个，如下图

左边是模拟系统到离散控制系统转换模型，右边是离散控制系统到模拟系统转换模型，它们的定义与用法与联系系统转换模型基本一致，只是需要定义采样信号。

3、信号结合模型

对信号进行各种数学运算的模型

左边是信号相减，右边是信号相乘，用法与连续系统一致

4、信号处理模型

这是离散控制系统仿真中信号

处理的模型，以Z变换多项式的方法

来定义信号控制函数，以图中的模型

为例，对应的传递函数是

H(Z)=22.86*(1-0.94Z-1)/(1-Z-1)

其它高阶系统类推。

因为离散信号处理与采样信号

频率相关，这个模型上端就是采样信

号端口，接到采样脉冲信号输出。

以上这些模型，均可以在器件模型库的“控制系统—〉采样数字系统”部分查找

仿真结果如下

输出电压

SPWM发生部分

可以看到PWM信号是采样形式的（采样频率20K），三角波采样频率（20Meg），这里看不出来。

如果降低三角波采样频率，例如降至500K，仿真得到输出电压波形如下：

SPWM发生部分

可以看到输出电压出现了严重畸变，这种问题是离散系统独有的，连续系统仿真是无法分析的。

3．4 三相系统控制仿真

象在变频器，UPS或者其他的涉及三相电路控制中，仿真方法也是基本和前面一样，主要的问题在于三相系统控制需要坐标变换，由三相静止坐标变换到两相旋转坐标，然后和基准信号进行比较与控制，而误差放大信号再经过两相旋转到三相静止的反变换，去控制主电路的行为。我们以下面的例子来说明：

这是一个TD3000系列变频器的控制实现电路，图中已经用虚线框和文字表示了电路的基本结构，简单说明如下：

电路的主回路部分：

这是一个简化模型，从控制部分反馈的三相电压Ua，Ub，Uc，控制电机，并且完成电流采样（ia1,ib1,ic1）和速度采样(Speed)。需要注意的是图形左边的控制到模拟接口模型必不可少。当然实际中主回路一般适用的是spwm或者电压空间矢量控制的逆变桥来实现，这里关注于控制，简化以加快速度。

电流采样部分：

这里主要是对采样的电流信号转换为电压值，并进一步通过接口模型转换为控制量。

坐标变换部分：

这个就是实现坐标变换的模型，它完成两个功能：1、把采样的三相电流信号（ia,ib,ic）变换成为两相旋转坐标下的励磁电流（im_fed）和电枢电流(it_fed)。

2、把反馈控制的输出—两相旋转坐标下的电压信号um，ut转换为三相静止坐标下的电压ua,ub,uc，去控制电机。

坐标变换模型内部结构如下

它是用一些信号运算的模型结合构造的，如信号乘积，相加，三角函数运算，很容易理解。因为它是不限制对象物理量，所以也可以用于其他类型的坐标变换。

反馈控制部分

控制部分比较简单，因为是在旋转坐标下进行的，很多地方就和直流电机一致。上面是旋转角度生成，中间是速度环和电枢电流的双环控制，下面是励磁电流控制。

仿真结果如下

转速和三相电流

总结：

1、SABER中控制系统仿真是一大类应用，有众多的模型和算法，合理应用

这些手段，可以解决非常复杂的算法设计问题。其中重点了解的是各种

接口模型，以及常用信号处理模型。本文中提到的这些模型，可以解决

多数应用问题。

2、控制系统仿真通常需要对于控制对象进行一定的简化，原则是不影响

基本性能分析的条件下忽略对仿真目标影响小的部分。

Saber 仿真实例

Saber 仿真 开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计 (2) 一、Saber在变压器辅助设计中的优势 (2) 二、Saber 中的变压器 (3) 三、Saber中的磁性材料 (7) 四、辅助设计的一般方法和步骤 (9) 1、开环联合仿真 (9) 2、变压器仿真 (10) 3、再度联合仿真 (11) 五、设计举例一：反激变压器 (12) 五、设计举例一：反激变压器（续） (15) 五、设计举例一：反激变压器（续二） (19) Saber仿真实例共享 (25) 6KW移相全桥准谐振软开关电焊电源 (27) 问答 (27)

开关电源中变压器的Saber仿真辅助设计 经常在论坛上看到变压器设计求助，包括：计算公式，优化方法，变压器损耗，变压器饱和，多大的变压器合适啊？ 其实，只要我们学会了用Saber这个软件，上述问题多半能够获得相当满意的解决。 一、Saber在变压器辅助设计中的优势 1、由于Saber相当适合仿真电源，因此对电源中的变压器营造的工作环境相当真实，变压器不是孤立地被防真，而是与整个电源主电路的联合运行防真。主要功率级指标是相当接近真实的，细节也可以被充分体现。

2、Saber的磁性材料是建立在物理模型基础之上的，能够比较真实的反映材料在复杂电气环境中的表现，从而可以使我们得到诸如气隙的精确开度、抗饱和安全余量、磁损这样一些用平常手段很难获得的宝贵设计参数。 3、作为一种高性能通用仿真软件，Saber并不只是针对个别电路才奏效，实际上，电力电子领域所有电路拓扑中的变压器、电感元件，我们都可以把他们置于真实电路的仿真环境中来求解。从而放弃大部分繁杂的计算工作量，极大地加快设计进程，并获得比手工计算更加合理的设计参数。 saber自带的磁性器件建模功能很强大的，可以随意调整磁化曲线。但一般来说，用mast模型库里自带的模型就足够了。 二、Saber 中的变压器 我们用得上的 Saber 中的变压器是这些：（实际上是我只会用这些

Saber仿真软件介绍

Saber 软件简介 Saber软件主要用于外围电路的仿真模拟，包括SaberSketch和SaberDesigner两部分。SaberSketch用于绘制电路图，而SaberDesigner 用于对电路仿真模拟，模拟结果可在SaberScope和DesignProbe中查看。Saber的特点归纳有以下几条： 1．集成度高：从调用画图程序到仿真模拟，可以在一个环境中完成，不用四处切换工作环境。 2．完整的图形查看功能：Saber提供了SaberScope和DesignProbe 来查看仿真结果，而SaberScope功能更加强大。 3．各种完整的高级仿真：可进行偏置点分析、DC分析、AC分析、瞬态分析、温度分析、参数分析、傅立叶分析、蒙特卡诺分析、噪声分析、应力分析、失真分析等。 4．模块化和层次化：可将一部分电路块创建成一个符号表示，用于层次设计，并可对子电路和整体电路仿真模拟。 5．模拟行为模型：对电路在实际应用中的可能遇到的情况，如温度变化及各部件参数漂移等，进行仿真模拟。

第一章用SaberSketch画电路图在SaberSketch的画图工具中包括了模拟电路、数字电路、机械等模拟技术库，也可以大致分成原有库和自定义库。要调用库，在Parts Gallery中，通过对库的描述、符号名称、MAST模板名称等，进行搜索。 画完电路图后，在SaberSketch界面可以直接调用SaberGuide对电路进行模拟，SaberGuide的所有功能在SaberSketch中都可以直接调用。 启动SaberSketch SaberSketch包含电路图和符号编辑器，在电路图编辑器中，可以创建电路图。 如果要把电路图作为一个更大系统的一部分，可以用SaberSketch将该电路图用一个符号表示，作为一个块电路使用。启动SaberSketch： ▲UNIX：在UNIX窗口中键入Sketch ▲Windows NT：在SaberDesigner程序组中双击SaberSketch图标 下面是SaberSketch的用户界面及主要部分名称，见图1－1： 退出SaberSketch用File>Exit。 打开电路图编辑窗口 在启动SaberSketch后，要打开电路图编辑窗口，操作如下：▲要创建一个新的设计，选择File>New>Design，或者点击快捷图标，会打开一个空白窗口。 ▲要打开一个已有的设计，选择File>Open>Design，或者点击快捷图标，在Open Design 对话框中选择要打开的设计。

saber仿真软件tdsa模块使用说明

tdsa tdsa (MX-Scan) Associated Symbols:tdsa License Requirements:MODEL_SYNTHESIS Part Category:Analog Model Synthesis Templates Related Topics:Analog Model Synthesis Overview Functional Description The tdsa template uses sine wave stimulus techniques to obtain phase and gain information for a large-signal circuit. You connect the output as a source for the design under test, and the input to the output of the design. When you run a transient analysis, tdsa simulates the design, measures its output, and calculates phase and gain information, which it stores in a plot file. It also offers an optional bandpass input filter, and includes a source for a standard AC analysis. Template Description Sections Connection Points Symbol Properties Post-Processing Information Model Description Usage Notes Example

Saber仿真软件入门教程解析

SABER讲义 第一章使用Saber Designer创建设计 本教材的第一部分介绍怎样用Saber Design创建一个包含负载电阻和电容的单级晶体管放大器。有以下任务： *怎样使用Part Gallery来查找和放置符号 *怎样使用Property Editor来修改属性值 *怎样为设计连线 *怎样查找一些常用模板 在运行此教材前，要确认已正确装载Saber Designer并且准备好在你的系统上运行（找系统管理员）。 注： 对于NT鼠标用户：两键鼠标上的左、右键应分别对应于本教材所述的左、右键鼠标功能。如果教材定义了中键鼠标功能，还介绍了完成该任务的替代方法。 一、创建教材目录 你需要创建两个目录来为你所建立的单级放大器电路编组数据。 1. 创建（如有必要的话）一个名为analogy_tutorial的目录，以创建教材实 例。 2. 进入analogy_tutorial目录。 3. 创建一个名为amp的目录。 4. 进入amp目录。 二、使用Saber Sketch创建设计 在这一部分中，你将使用Saber Sketch设计一个单级晶体管放大器。 1. 调用Saber Sketch（Sketch），将出现一个空白的原理图窗口。 2. 按以下方法为设计提供名称

3) 通过选择File＞Save As …菜单项，存储目前空白的设计。此时将出 现一个Save Schematic As对话框，如图1所示。 图 1 2) 在File Name字段输入名称Single_amp。 3) 单击OK。 3. 检查Saber Sketch工作面 1)将光标置于某一图符上并保持在那里。会显示一个文字窗口来识别该 图符。在工作面底部的Help字段也可查看有关图符的信息 2)注意有一个名为Single_amp的Schematic窗口出现在工作面上。 三、放置部件 在教材的这一部分你将按图2所示在原理框图上放置符号。图中增加了如r1、r2等部件标号以便参照。

Saber电源仿真--基础篇[

Saber电源仿真——基础篇 电路仿真作为电路计算的必要补充和论证手段，在工程应用中起着越来越重要的作用。熟练地使用仿真工具，在设计的起始阶段就能够发现方案设计和参数计算的重大错误，在产品开发过程中，辅之以精确的建模和仿真，可以替代大量的实际调试工作，节约可观的人力和物力投入，极大的提高开发效率。 Saber仿真软件是一个功能非常强大的电路仿真软件，尤其适合应用在开关电源领域的时域和频域仿真。但由于国内的学术机构和公司不太重视仿真应用，所以相关的研究较少，没有形成系统化的文档体系，这给想学习仿真软件应用的工程师造成了许多的困扰，始终在门外徘徊而不得入。 本人从事4年多的开关电源研发工作，对仿真软件从一开始的茫然无知，到一个人的苦苦探索，几年下来也不过是了解皮毛而已，深感个人力量的渺小，希望以这篇文章为引子，能够激发大家的兴趣，积聚众人的智慧，使得我们能够对saber仿真软件有全新的认识和理解，能够在开发工作中更加熟练的使用它，提高我们的开发效率。 下面仅以简单的实例，介绍一下saber的基本应用，供初学者参考。 在saber安装完成之后，点击进入saber sketch，然后选择file—> new—>schematic，进入原理图绘制画面，如下图所示： 在进入原理图绘制界面之后，可以按照我们自己的需要来绘制电路原理图。首先，我们来绘制一个简单的三极管共发射极电路。

第一步，添加元器件，在空白处点击鼠标右键菜单get part—>part gallery 有两个选择器件的方法，上面的左图是search画面，可以在搜索框中键入关键字来检索，右图是borwse画面，可以在相关的文件目录下查找自己需要的器件。 通常情况下，选择search方式更为快捷，根据关键字可以快速定位到自己想要的器件。 如下图所示，输入双极型晶体管的缩写bjt，回车确定，列表中显示所有含有关键字bjt的器件，我们选择第三个选择项，这是一个理想的NPN型三极管，双击之后，在原理图中就添加了该器件。 依照此方法，我们先后输入voltage source查找电压源，并选择voltage source general purpose 添加到原理图。输入resistor，选择resistor[I]添加到原理图（添加2个）。输入GND，选择ground（saber node 0）添加到原理图，ground（saber node 0）是必须的，否则saber仿真将因为没有参考地而无法进行。 添加完器件之后，用鼠标左键拖动每个器件，合理布置位置，鼠标左键双击该器件，即可修改必要的参数，在本示例中，仅需要修改电压源的电压，电阻的阻值，其他的都不需修改。然后按下键盘的W键，光标变成了一个十字星，即表示可绘制wire（连线），将所有的器件连接起来。如下图所示：

巧妙设置解决Saber仿真过程中的卡顿

巧妙设置解决Saber仿真过程中的卡顿 Saber 功能强大，但很多朋友在使用过程中都会遇到卡顿的现象。卡顿现 象的产生有可能是优于电脑配置较低造成的，但在大多数情况下的卡顿是由于 硬盘空间在短时间被仿真数据大量占用造成的。在对非线性系统进行仿真时仿 真数据会占用大量的硬盘空间，本文就将通过控制仿真数据大小的方式来帮助 大家解决卡顿的问题。 在Saber 的Time-Domain Transient Analysis(即TR 分析)对话框中，Input/Output 栏有三种参数可以控制TR 分析结果大小。 它们分别是：Signal List、Waveformsatpins、Datafile，如图1 所示。 下面简单分析一下这几个参数的意义以及如何设置才能减少仿真数据。SignalList：用来确定仿真结果仿真中带有哪些节点信号。其默认值是All Toplevel Singals，意思是在仿真结果文件中包含所有的顶层信号。其提供的第二项选择是AllSignals，意思是在仿真结果中包含所有的信号(包括所有的底 层信号)。 但是在仿真过程中，往往不需要观测所有的节点信号变量，而只需要对部分 信号进行分析，此时如果选择前面两个选项就会在仿真结果文件中附加很多不 需要的信号，从而增大了仿真结果文件所占用的空间。可以利用Signal List 提供的Browse Design 选项，手动的选择自己需要观测的信号，这样就能大大的节省仿真结果文件所占的空间。 Waveformsat Pins：用来确定仿真结果中节点信号变量的性质。 Saber 软件中用跨接变量(Across Variable)和贯通变量(Through Variable)来表示不同性质的节点信号。 对于电系统而言，AcrossVariable 指节点电压，而Through Variable 指节点

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出足以超出稳压管工作范围的电流。 二带输出钳位功能的运算放大器 运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路,其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压. 对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V->2V,步长为0.1V,仿真结果如下图所示:

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saber与控制系统仿真

SABER与控制系统仿真 1.应用背景 1．1为什么要使用控制系统仿真 对于SABER强大的电路仿真功能我们已经有所了解，在模块电路中，我们的反馈控制方法通常比较简单，一般就是一些电阻和电容的组合，但是对更为复杂的控制模式，控制参数的定义难以用模拟电路组合实现，指标间的对应关系也不直观，应用控制系统仿真，便于直观理解以便优化指标，便于转化到数字实现（DSP），而且可以实现一些复杂的控制方式（例如三相系统中常用的静止和旋转的坐标变换） 1．2SABER在控制系统仿真的优势和制约 优势：SABER作为混合仿真系统，可以兼容模拟，数字，控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备 这样的功能。 制约：不支持离散系统的频域分析，以及状态方程的分析方法。 1．3控制系统仿真应用范围 主要应用在变频器，UPS，以及未来的数字化电源系统的控制算法设计 部分。 2.基本方法 2．1控制流原则 在控制系统仿真中用到的模型有两个特点： 1、它们都是无量纲的数值，不论电流，电压，速度，角度， 在进行控制系统仿真之前都必须转化为无量纲的数字，因 为对于控制处理机构而言，它只关心分析对象的数学行 为，这是为了进行统一的分析。 2、信号流向是单相的，必须从一个模型的输出（out）口流入 到另外一个模型的输入端口，不能颠倒。而模拟电路器件 的端口是不区分类别的，信号可以从断口流出也可以流 入，只有正负号不同。为了解释这个问题，我们看一个例 子如下。

上图中左边和右边分别是一个RC并联电路在电路仿真和控制系统仿真中的描述，在控制系统中用一个积分环节表示电容，对于电路中的电容模型，我们可以以电压或者电流任何一个作为输入量求解另外一个，而在控制系统一旦确定模型方式，输入量就唯一确定，在该例子中选用积分环节，则输入只能是电流才能够描述电容行为，输入如果是电压量，则描述的就是一个电感了。这也说明控制系统的模型具有普遍的应用性。 2．2基本模型类别 首先我们以一个例子来看看控制系统中常用的有哪些模型： 这是一个双环控制的半桥PFC的控制模型仿真图，图中用虚线框住的部分为主电路等效，下面部分为控制电路等效。其中包含模型如下：2．2．1 信号源模型：如图所示 控制系统仿真中的信号源类型（例如正弦，三角） 以及赋值方法与电路仿真中一样，不同的是两点： 它只有一个输出端口，必须接到其他模型的输入 端口， 它无量纲，可以描述各种同样数学行为的物理量， 比如正弦信号可以是电压也可以是电流。

SABER_与控制系统仿真

SABER与控制系统仿真 1. 应用背景 1．1 为什么要使用控制系统仿真 对于SABER强大的电路仿真功能我们已经有所了解，在模块电路中，我们的反馈控制方法通常比较简单，一般就是一些电阻和电容的组合，但是对更为复杂的控制模式，控制参数的定义难以用模拟电路组合实现，指标间的对应关系也不直观，应用控制系统仿真，便于直观理解以便优化指标，便于转化到数字实现（DSP），而且可以实现一些复杂的控制方式（例如三相系统中常用的静止和旋转的坐标变换） 1．2 SABER在控制系统仿真的优势和制约 优势： SABER作为混合仿真系统，可以兼容模拟，数字，控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备 这样的功能。 制约：不支持离散系统的频域分析，以及状态方程的分析方法。 1．3 控制系统仿真应用范围 主要应用在变频器，UPS，以及未来的数字化电源系统的控制算法设计 部分。 2. 基本方法 2．1控制流原则 在控制系统仿真中用到的模型有两个特点： 1、它们都是无量纲的数值，不论电流，电压，速度，角度， 在进行控制系统仿真之前都必须转化为无量纲的数字，因 为对于控制处理机构而言，它只关心分析对象的数学行 为，这是为了进行统一的分析。 2、信号流向是单相的，必须从一个模型的输出（out）口流入 到另外一个模型的输入端口，不能颠倒。而模拟电路器件 的端口是不区分类别的，信号可以从断口流出也可以流 入，只有正负号不同。为了解释这个问题，我们看一个例 子如下。

上图中左边和右边分别是一个RC并联电路在电路仿真和控制系统仿真中的描述，在控制系统中用一个积分环节表示电容，对于电路中的电容模型，我们可以以电压或者电流任何一个作为输入量求解另外一个，而在控制系统一旦确定模型方式，输入量就唯一确定，在该例子中选用积分环节，则输入只能是电流才能够描述电容行为，输入如果是电压量，则描述的就是一个电感了。这也说明控制系统的模型具有普遍的应用性。 2．2 基本模型类别 首先我们以一个例子来看看控制系统中常用的有哪些模型： 这是一个双环控制的半桥PFC的控制模型仿真图，图中用虚线框住的部分为主电路等效，下面部分为控制电路等效。其中包含模型如下：2．2．1 信号源模型：如图所示 控制系统仿真中的信号源类型（例如正弦，三角） 以及赋值方法与电路仿真中一样，不同的是两点： 它只有一个输出端口，必须接到其他模型的输入 端口， 它无量纲，可以描述各种同样数学行为的物理量， 比如正弦信号可以是电压也可以是电流。

saber仿真模拟前序

第二章仿真模拟前序 在SaberSketch中画完电路图后，就可以对设计进行仿真了 指定顶级电路图 要用Saber对设计进行模拟，必须让SaberSketch知道设计中哪个电路图是最上层的，因为Saber在打开时只能有一个网表，所以在SaberSketch中只能指定一个顶级电路图。如果电路图不包含层次设计，SaberSketch会默认打开的电路图为顶级电路图，可以略过此步，否则，要用SaberSketch中Design>Use>Design_name来指定顶级电路图。 当指定顶级电路图后，SaberSketch在用户界面右下角显示设计名称，同时创建一个包含其它模拟信息和层次管理的文件（Design.ai_dsn）。如果电路图是层次的，SaberSketch会增加一个Design Tool（选择Tools>Design Tool或者点击工具栏中的Design Tool图标），如图2－1所示，可以用Design Tool来打开、保存、关闭层次图中的电路图，也可以在各个层次间浏览。虽然只指定一个顶级图，但仍可以打开、浏览层次图以外的其它电路图。

图2－1 Design Tool 网表 由于Saber不能直接读取电路图，必须通过网表器产生的网表来进行模拟。产生的网表器是一个ASCII文件，包含元件名、连接点和所有非默认的元件参数。要进行模拟时，只要网表中的连接不同于设计中的，SaberSketch会自动对设计进行网表化。例如：如果增加或修改一条连线，下次分析时，SaberSketch会自动对设计进行网表化并重新调入到Saber中。如果改变连线的颜色，再去进行分析，Saber将使用原有的网表，因为设计的连接没有改变。如果改变属性，SaberSketch会自动发送一条Alter命令到Saber中，改变内存网表，因而减少了重新网表化的需要。 设定网表器和Saber实施选项 只有第一次运行分析时，Saber才会创建网表并运行，在SaberGuide中进行分析之前，应验证网表器和Saber实施选项。 1、在SaberGuide中验证网表器（Edit>Saber/Netlister Setting），网表器用下面的选

saber中文使用教程SaberSimulink协同仿真

Saber中文使用教程之软件仿真流程 今天来简单谈谈 Saber 软件的仿真流程问题。利用 Saber 软件进行仿真分析主要有两种途径，一种是基于原理图进行仿真分析，另一种是基于网表进行仿真分析。前一种方法的基本过程如下： a. 在 SaberSketch 中完成原理图录入工作； b. 然后使用 netlist 命令为原理图产生相应的网表； c. 在使用 simulate 命令将原理图所对应的网表文件加载到仿真器中，同时在Sketch 中启动 SaberGuide 界面； d. 在 SaberGuide 界面下设置所需要的仿真分析环境，并启动仿真； e. 仿真结束以后利用 CosmosScope 工具对仿真结果进行分析处理。 在这种方法中，需要使用 SaberSketch 和 CosmosScope 两个工具，但从原理图开始，比较直观。所以，多数 Saber 的使用者都采用这种方法进行仿真分析。但它有一个不好的地方就是仿真分析设置和结果观察在两个工具中进行，在需要反复修改测试的情况下，需要在两个窗口间来回切换，比较麻烦。而另一种方法则正好能弥补它的不足。基于网表的分析基本过程如下： a. 启动 SaberGuide 环境，即平时大家所看到的 Saber Simulator 图标，并利用 load design 命令加载需要仿真的网表文件 ; b. 在 SaberGuide 界面下设置所需要的仿真分析环境，并启动仿真； c. 仿真结束以后直接在 SaberGuide 环境下观察和分析仿真结果。 这种方法要比前一种少很多步骤，并可以在单一环境下实现对目标系统的仿真分析，使用效率很高。但它由于使用网表为基础，很不直观，因此多用于电路系统结构已经稳定，只需要反复调试各种参数的情况；同时还需要使用者对 Saber 软件网表语法结构非常了解，以便在需要修改电路参数和结构的情况下，能够直接对网表文件进行编辑 saber中文使用教程Saber/Simulink协同仿真 接下来需要在Saber中定义输入输出接口以便进行协同仿真,具体过程如下

saber仿真实例

稳压管电路仿真 稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示： 在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示： 从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输出足以超出稳压管工作范围的电流。 带输出钳位功能的运算放大器

运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路, 其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压. 对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V-> 2V , 步长为0.1V, 仿真结果如下图所示: 从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时, 输出电压被钳位. 输出上限时6.5V, 下限是-6.5V. 电路的放大倍数A=-5. 注意: 1. lm258n_3 是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板

建立的. 2. Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型. 5V/2A的线性稳压源仿真 下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A 的输出能力。 为了考察电路的负载能力，可以在Saber软件中使用DT分析，扫描变化负载电流，得出输出电压与输出电流的关系，也就可以得到该电路的负载调整率了。DT分析参数设置为： Independent source = i_dc.iload sweep from 0.01 to 2 by 0.1.。 分析结果如下图所示： 从上图可以看出，在整个范围内(0.01A

saber教程1

稳压管电路仿真 今天是俺在网博电源网上开始写Blog的第一天，一直没想好写点什么，正好论坛上有网友问我在Saber环境中如何仿真稳压管电路，就以稳压管电路仿真做为俺在网博上的第一篇Blog吧。稳压管在电路设计当中经常会用到，通常在需要控制电路的最大输入、输出或者在需要提供精度不高的电压参考的时候都会使用。下面就介绍一个简单例子，仿真电路如下图所示： 在分析稳压管电路时，可以用TR分析，也可以用DT分析。从分析稳压电路特性的角度看，DT分析更为直观，它可以直接得到稳压电路输出与输入之间的关系。因此对上面的电路执行DT分析，扫描输入电压从9V到15V，步长为0.1V，分析结果如下图所示： 从图中可以看到，输入电压在9～15V变化，输出基本稳定在6V。需要注意的是，由于Saber仿真软件中的电源都是理想电源，其输出阻抗为零，因此不能直接将电源和稳压管相连接，如果直接连接，稳压管将无法发挥作用，因为理想电源能够输

出足以超出稳压管工作范围的电流。 带输出钳位功能的运算放大器 运算放大器在电路设计中很常用,在Saber软件中提供了8个运放模板和大量的运放器件模型,因此利用Saber软件可以很方便的完成各种运方电路的仿真验证工作.如下图所示的由lm258构成的反向放大器电路, 其放大倍数是5,稳压二极管1N5233用于钳位输出电压. 对该电路执行的DT分析,扫描输入电压从-2V-> 2V , 步长为0.1V, 仿真结果如下图所示: 从仿真结果可以看出,当输入电压超出一定范围时, 输出电压被钳位. 输出上限时6.5V, 下限是-6.5V. 电路的放大倍数A=-5.

注意: 1. lm258n_3 是Saber中模型的名字, _3代表了该模型是基于第三级运算放大器模板建立的. 2. Saber软件中二极管器件级模型的名字头上都带字母d, 所以d1n5233a代表1n5233的模型. 5V/2A的线性稳压源仿真 下图所示的电路利用78L05+TIP33C完成了对78L05集成稳压器的扩展，实现5V/2A 的输出能力。 为了考察电路的负载能力，可以在Saber软件中使用DT分析，扫描变化负载电流，得出输出电压与输出电流的关系，也就可以得到该电路的负载调整率了。DT分析参数设置为： Independent source = i_dc.iload sweep from 0.01 to 2 by 0.1.。 分析结果如下图所示：

电源仿真软件Saber元件中文名称

Characterized Parts Libraries特性元件 ├─DX ├─Diode二极管(Zener齐纳、Power功率) ├─BJT三极管(Darlington达林顿、Power功率、Array阵列) ├─JFET/MOSFET/功率MOSFET场效应管 ├─SCR/IGBT，Switch模拟开关器件 ├─Analog Multiplexer模拟多路开关 ├─OpAmp运算放大器 ├─Comparator比较器 ├─ADC、DAC ├─Fuse保险丝、ResettableFuse可复位保险丝(PPTC) ├─Inductor电感线圈 ├─Transformer变压器 ├─Motor电机模型 ├─PWM控制器、PFC元件 ├─Schmitt Trigger施密特触发器 ├─Sensor传感器 ├─Timer定时器 ├─Transient Suppressor暂态抑制器 ├─Voltage Reference电压参考给定 ├─Voltage Regulator电压调节器

├─SL ├─Diode二极管(Zener齐纳) ├─BJT三极管(Darlington达林顿) ├─JFET/电力MOSFET场效应管 ├─SCR/IGBT，Switch模拟开关器件 ├─OpAmp运算放大器 ├─Comparator比较器 =========================================================== ==== ★Integrated Circuit集成电路IC ├─Wire&Cable导线和线缆(导线、线缆、传输线) ├─DSP Building BlockSP数字信号处理单元(和采样离散控制单元一样) ├─Data Conversion数据转换单元 ├─ADC、DAC ├─Data Acquisition System数据获取元件 ├─Sample&Hold Amplifier采样-保持放大器 ├─Sample Data Conversion Block采样数据转换单元(和采样离散控

SABER软件入门教程

第一章使用Saber Designer创建设计 本教材的第一部分介绍怎样用Saber Design创建一个包含负载电阻和电容的单级晶体管放大器。有以下任务： *怎样使用Part Gallery来查找和放置符号 *怎样使用Property Editor来修改属性值 *怎样为设计连线 *怎样查找一些常用模板 在运行此教材前，要确认已正确装载Saber Designer并且准备好在你的系统上运行（找系统管理员）。 注： 对于NT鼠标用户：两键鼠标上的左、右键应分别对应于本教材所述的左、右键鼠标功能。如果教材定义了中键鼠标功能，还介绍了完成该任务的替代方法。 一、创建教材目录 你需要创建两个目录来为你所建立的单级放大器电路编组数据。 1. 创建（如有必要的话）一个名为analogy_tutorial的目录，以创建教材实 例。 2. 进入analogy_tutorial目录。 3. 创建一个名为amp的目录。 4. 进入amp目录。 二、使用Saber Sketch创建设计 在这一部分中，你将使用Saber Sketch设计一个单级晶体管放大器。 1. 调用Saber Sketch（Sketch），将出现一个空白的原理图窗口。 2. 按以下方法为设计提供名称 3) 通过选择File＞Save As …菜单项，存储目前空白的设计。此时将出 现一个Save Schematic As对话框，如图1所示。

图 1 2) 在File Name字段输入名称Single_amp。 3) 单击OK。 3. 检查Saber Sketch工作面 1)将光标置于某一图符上并保持在那里。会显示一个文字窗口来识别该 图符。在工作面底部的Help字段也可查看有关图符的信息 2)注意有一个名为Single_amp的Schematic窗口出现在工作面上。 三、放置部件 在教材的这一部分你将按图2所示在原理框图上放置符号。图中增加了如 r1、r2等部件标号以便参照。

Saber仿真软件入门教程

Saber仿真软件入门教程

SABER讲义 第一章使用Saber Designer创建设计 本教材的第一部分介绍怎样用Saber Design创建一个包含负载电阻和电容的单级晶体管放大器。有以下任务： *怎样使用Part Gallery来查找和放置符号 *怎样使用Property Editor来修改属性值 *怎样为设计连线 *怎样查找一些常用模板 在运行此教材前，要确认已正确装载Saber Designer并且准备好在你的系统上运行（找系统管理员）。 注： 对于NT鼠标用户：两键鼠标上的左、右键应分别对应于本教材所述的左、右键鼠标功能。如果教材定义了中键鼠标功能，还介绍了完成该任务的替代方法。 一、创建教材目录 你需要创建两个目录来为你所建立的单级放大器电路编组数据。 1. 创建（如有必要的话）一个名为analogy_tutorial的目录，以创建教材 实例。 2. 进入analogy_tutorial目录。 3. 创建一个名为amp的目录。 4. 进入amp目录。 二、使用Saber Sketch创建设计 在这一部分中，你将使用Saber Sketch设计一个单级晶体管放大器。 1. 调用Saber Sketch（Sketch），将出现一个空白的原理图窗口。 2. 按以下方法为设计提供名称

3) 通过选择File＞Save As …菜单项，存储目前空白的设计。此时将出 现一个Save Schematic As对话框，如图1所示。 图 1 2) 在File Name字段输入名称Single_amp。 3) 单击OK。 3. 检查Saber Sketch工作面 1)将光标置于某一图符上并保持在那里。会显示一个文字窗口来识别该 图符。在工作面底部的Help字段也可查看有关图符的信息 2)注意有一个名为Single_amp的Schematic窗口出现在工作面上。 三、放置部件 在教材的这一部分你将按图2所示在原理框图上放置符号。图中增加了如r1、r2等部件标号以便参照。

Saber软件仿真流程

来简单谈谈Saber软件的仿真流程问题.利用Saber软件进行仿真分析主要有两种途径,一种是基于原理图进行仿真分析,另一种是基于网表进行仿真分析.前一种方法的基本过程如下: a.在SaberSketch中完成原理图录入工作; b.然后使用netlist命令为原理图产生相应的网表; c.在使用 simulate 命令将原理图所对应的网表文件加载到仿真器中,同时在Sketch中启动SaberGuide界面; d.在SaberGuide界面下设置所需要的仿真分析环境,并启动仿真; e.仿真结束以后利用CosmosScope工具对仿真结果进行分析处理. 在这种方法中,需要使用SaberSketch和CosmosScope两个工具,但从原理图开始,比较直观.所以,多数Saber的使用者都采用这种方法进行仿真分析.但它有一个不好的地方就是仿真分析设置和结果观察在两个工具中进行,在需要反复修改测试的情况下,需要在两个窗口间来回切换,比较麻烦.而另一种方法则正好能弥补它的不足.基于网表的分析基本过程如下: a. 启动SaberGuide环境,即平时大家所看到的Saber Simulator图标,并利用load design 命令加载需要仿真的网表文件; b. 在SaberGuide界面下设置所需要的仿真分析环境,并启动仿真; c. 仿真结束以后直接在SaberGuide环境下观察和分析仿真结果. 这种方法要比前一种少很多步骤,并可以在单一环境下实现对目标系统的仿真分析,使用效率很高. 但它由于使用网表为基础,很不直观,因此多用于电路系统结构已经稳定,只需要反复调试各种参数的情况;同时还需要使用者对Saber软件网表语法结构非常了解,以便在需要修改电路参数和结构的情况下,能够直接对网表文件进行编辑.

浅谈Saber仿真步骤

浅谈Saber仿真步骤 ①绘制设计对象的电路。 ?首先进人SaberSketch 界面，点击Part。二响按钮，调出所需要的元器件。寻找元件的方法有两种，可以通过Search String搜索，也可以双击Available Categorie中的Mast Parts Library项，在各类别中寻找。 ?第二步编辑元器件属性，双击元器件即可编辑。 ?第三步将各元器件连接。得到原理图。 ?如果电路图较复杂，则要为各分电路图创建符号，符号名要与电路图名一致，后缀为.Ai-sym。符号要与电路或MAST 模板连接。最后点击Design 菜单中的Netlist选项生成该设计的网络表。点击Design 菜单中的Simulate 选项加载设计。此后就可以进行仿真分析。 ?②电路分析。 ?Saber 中主要有直流工作点分析、直流传递特性分析、时域分析、频域分析、线性系统分析、灵敏度分析、参数扫描分析、统计特性分析（蒙特卡罗分析等）、傅立叶变换。其中，直流工作点分析要注意Holldnodes项的设置 以及算法的选择；直流传递特性的分析要注意在某一电源变化时电路中的参数随电源的变化规律；交流小信号分析要注意number of points项设置；暂态分析要注意Run DAnalysis First 项，Allow IP=EP项，Initial Point File 的设置。计算直流工作点，点击Analyses > Operating Point >DOperating Point…，确定后即开始分析。通过Results>Operating Point Report…生成的报告可以看到直流分析结果。 ?频域分析，点击Analyses ＞Frequency ＞Small-SignAC…，设定Start Frequency ：0.1；End Frequency ：1000；Number of Points：10000；Plot