直流电动机的起动仿真
实验五直流电动机的起动仿真
实验目的:
直流电机直接起动时，起动电流很大，可达到额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩，实际运行时不允许直流电机直接起动。通过直接起动和串电阻起动比较它们的区别，起动电流和起动转矩的变化。
实验设备及器件：
计算机，一台（MATLAB ）。
实验内容：
建立仿真模型；通过图形验证。
实验要求：
能够正确使用simulink建立仿真模型，并观察分析图形。
1•直流电动机直接起动仿真模型图
图中的模块有直流电源（DC Voltage Source ）、理想开关、直流电动机、开
关、增益、电阻（RLC bran ch）、示波器（scope）、信号分离模块（DemuX。仿真模型中通过理想开关模块控制直流电源的接通和断开，使用开关模块控制电机的转矩，使电机在起动过程中的转矩为空载起动，当转速达到设定值后，使电机工作再给定的负载转矩。
直流电机模块参数:
直流电源模块参数:
定时模块：0s时输出为0, 0.5s时输出为1
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理想开关：
开关模块：
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The injut 1 pas E_throueh criteria are input 2 greater than or equa 1 E reat ei- tiiazxji or not eqroal 七口t he thre shiiol d. The f i r st and third inpiit piort s are 4+鱼port s A皐巩d the second input port is the conf rol port.
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Threshold:
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增益模块
Apply
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常量模块:
电阻设置:
仿真时间为5s
2.直流电动机电枢串电阻起动仿真
与图1仿真模型相比较图中增加了电阻控制模块
子模块的建立采用从Simulink中拖入子系统模块(Subsystem)的方法。双击子模块打开
在内部按下图增加所需要的模块，如增加输入、输出端口( conn ection port)，子模块
的原理图如下图所示。子模块中有阶跃模块( Step)、断路器
(Breaker )、阻抗分支(RLC bran ch)组成。
T IE电f
Coritinuous
powergun
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貝
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A
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——
1.64 ohm0.74 ohm
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开关门限的设置：即转速到1400r/min时再投入负载转矩
Switch
內舗through input 1 啊伽input 2 sadsfiei the selected criterion; otherwise,呻$ through input 3. The inputs are numbered top to bottom (ar left to right] The input 1 pass-thraugh criteria are input 2 grealer than or equal greater than,, or ml equal to the threshold. T he first and! third input ports are data parts, ariid the second input port is the control port.
Main Signd Data Types
Giteria for passing first input： u2 >= Threshold v Threshold:
uoo
[3 Enable zero crossing detection
S ample Nme (-1 for irheriled):
OK Cancel Help Apply
(完整版)直流电动机建模及仿真实验
动态系统建模仿真 实验报告 姓名： 学号： 联系方式：（Tel） （Email）
2010年11月11日
目录 1直流电动机建模及仿真实验 (1) 1.1实验目的 .............................................................................................................. 1 1.2实验设备 .............................................................................................................. 1 1.3实验原理及实验要求 .......................................................................................... 1 1.3.1实验原理 ....................................................................................................... 1 1.3.2实验要求 ....................................................................................................... 2 1.4实验内容及步骤 .................................................................................................. 3 1.4.1求电动机的传递函数模型和频率特性 ....................................................... 3 1.4.2设计Simulink 框图求电机的调速特性 ....................................................... 5 1.4.3设计Simulink 框图求电机的机械特性 ....................................................... 7 1.4.4求电机转速的阶跃响应和机电时间常数 ................................................... 8 1.5实验结果分析 . (10) 2考虑结构刚度时的直流电动机-负载建模及仿真实验 (11) 2.1实验目的 ............................................................................................................ 11 2.2实验设备 ............................................................................................................ 11 2.3实验原理及实验要求 ........................................................................................ 11 2.3.1实验原理 ..................................................................................................... 11 2.3.2实验要求 ..................................................................................................... 13 2.4实验内容及步骤 ................................................................................................ 13 2.4.1求从a u 到m θ的传递函数模型和频率特性 ................................................ 13 2.4.2求从m θ到L θ的传递函数模型、频率特性和根轨迹 ............................... 15 2.4.3求不同刚度系数对应的从a u 到L θ的电机-负载模型的频率特性 ........... 17 2.5实验结果分析 . (18)
直流电动机的起动仿真
实验五直流电动机的起动仿真 实验目的： 直流电机直接起动时，起动电流很大，可达到额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩，实际运行时不允许直流电机直接起动。通过直接起动和串电阻起动比较它们的区别，起动电流和起动转矩的变化。 实验设备及器件： 计算机，一台（MATLAB）。 实验内容： 建立仿真模型；通过图形验证。 实验要求： 能够正确使用simulink建立仿真模型，并观察分析图形。 1.直流电动机直接起动仿真模型图 图中的模块有直流电源（DC Voltage Source）、理想开关、直流电动机、开关、增益、电阻（RLC branch）、示波器（scope）、信号分离模块（Demux）。仿真模型中通过理想开关模块控制直流电源的接通和断开，使用开关模块控制电机的转矩，使电机在起动过程中的转矩为空载起动，当转速达到设定值后，使电机工作再给定的负载转矩。
直流电机模块参数： 直流电源模块参数： 定时模块：0s时输出为0， 0.5s时输出为1
理想开关： 开关模块：增益模块
常量模块： 电阻设置： 仿真时间为5s 2.直流电动机电枢串电阻起动仿真与图1仿真模型相比较图中增加了电阻控制模块
子模块的建立采用从Simulink中拖入子系统模块（Subsystem）的方法。双击子模块打开在内部按下图增加所需要的模块，如增加输入、输出端口（connection port），子模块的原理图如下图所示。子模块中有阶跃模块（Step）、断路器（Breaker）、阻抗分支（RLC branch）组成。 开关门限的设置：即转速到1400r/min时再投入负载转矩。
无刷直流电机控制系统的设计及仿真2
目录 一、前言 二、系统方案设计 1、系统设计要求 (2) 2、系统总体框架 (3) 3、主电路供电方案选择 (3) 4、逆变电路的选择 (4) 三、基于MC33035的无刷直流电动机调速系统 (5) 1、MC33035无刷直流电动机控制芯片 (5) 2、基于MC33035的无刷直流电动机调速系统设计 (7) 四、无刷直流电机调速系统的MATLAB仿真 (9) 1、电源、逆变桥和无刷直流电机模型 (10) 2、换相逻辑控制模块 (10) 3、PWM调制技术 (14) 3.1、等脉宽PWM法 (16) 3.2、SPWM(Sinusoidal PWM)法 (16) 4、控制器和控制电平转换及PWM发生环节设计 (17) 5、系统的仿真、仿真结果的输出及结果分析 (18) 5.1、起动，阶跃负载仿真 (18) 5.2、可逆调速仿真 (20)
一、前言 无刷直流电机的发展 直流电动机由于其在运动控制领域的卓越扭矩特性已得到广泛应用，与传统的直流电动机和机械毛刷，可靠性差的需要，减刑会产生电磁干扰，噪声，火花，无线电干扰和寿命短的致命弱点，具有较高的生产成本和维修问题的严重影响，如联合直流电动机控制系统的进一步发展的弊端。随着社会生产力，人民生活水平不断提高的发展，他们不断开发新类型的电机。科学技术的进步，新兴技术和新材料，同时也进一步推动电动汽车将继续推出新产品。 对于传统的直流电机，只要30年早在20世纪的上述缺点，人们开始开发一个电子交流始终以取代无刷直流电动机刷机，并提出相应数量的结果。但是，这只是高功率处于发展的初级阶段的电子设备，没有找到理想的电子换向元件。使这个运动只能停留在实验室研究阶段，没有推广。 1955年，美国四哈里森，谁首先提出了晶体管使用该电机接替该专利申请的机械换向器，这是现代无刷直流电动机的原型。但是，因为没有马达的起动转矩，使其不能成为产品。后来，经过多年的艰苦工作的人，终于由霍尔元件实现无刷直流电动机换意味着在1962年来，创造了直流无刷电机产品的时代。自20世纪，电力电子行业快速发展的70年代，许多新的高功率高性能电力电子器件，如GTR的，MOS管，IGBT的相继出现，特别是高性能永磁材料等作为钐钴的到来，使无刷直流电动机，因而被广泛应用于更全面，更奠定了坚实的基础。近40年来，随着电动机本体及其相关学科的迅速发展，无刷直流电动机的电子换向直流电动机概念，发展指的是所有的直流无刷电机与电子交换子的外部特征。无刷直流到从1978年开始实时实际相电机，二十世纪是80岁进行了深入的国际研究，先后开发无刷方波和正弦波无刷直流电机在十年的时间，直流电动机的发展更加迅速。 二、系统方案设计 1、系统设计要求 （1）通过可编程控制器，专用芯片和微处理器几种不同的分析和方案的性能比较控制，建立了数字信号处理器DSP作为无刷直流伺服电机控制系统解决方案的核心集。 （2）从性能和实用性的角度，为核心的数字信号处理器，具有模块化和数字化设计，一个基于DSP的无刷直流电动机控制系统的建立进行。 （3）扭矩的无刷直流电动机，位置检测，并开始从硬件和软件的问题，纹波了相应改善。
无刷直流电机仿真教程
基于MATLAB／SIMULINK的无刷直流电动机系统仿真 0引言 无刷直流电机（Brushless DC Motor，以下简称BLDCM），是随着电力电子技术和永磁材料的发展而逐渐成熟起来的一种新型电机。为了有效的减少控制系统的设计时间，验算各种控制算法，优化整个控制系统，有必要建立BLDCM 控制系统仿真模型。本文在BLDCM数学模型的基础上，利用MATLAB的SIMULINK和S-FUNCTION建立BLDCM的仿真模型，并通过仿真结果验证其有效性。 1无刷直流电机仿真模型 本文在MATLAB的SIMULINK的环境下，利用其丰富的模块库，在分析BLDCM数学模型的基础上，建立BLDCM控制系统仿真模型，系统结构框图如图1所示。
图1 无刷直流电机控制原理框图 以图1为基础，按照模块化建模的思想搭建的系统的仿真模型如图2所示。整个控制系统主要包括电动机本体模块、逆变器模块、电流滞环控制模块、速度控制模块等。 图2 无刷直流电机控制系统仿真模型框图 1.1电动机本体模块 在整个控制系统的仿真模型中，BLDCM本体模块是最重要的部分，该模块根据BLDCM电压方程求取BLDCM三相相电流，而要获得三相相电流信号i a，i b，
i c必须首先求得三相反电动势信号e a，e b，e c，整个电动机本体模块的结果如下图3所示。电机本体模块包括反动电势求取模块，中性点求取模块，转矩计算模块和位置检测模块。 图3 电机本体模块 1.反电势求取模块 本文直接采用了SIMULINK中的Lookup Table模块，运用分段线性化的思想，直观的实现了梯形波反电动势的模拟，具体实现如图4所示。
四相绕组全桥式90°导通方式无刷直流电动机启动过程的仿真分析剖析
四相绕组全桥式90°导通方式 无刷直流电动机起动过程的仿真分析 摘要：本文主要研究了四相绕组无刷直流电机在全桥90°导通方式下的仿真过程，主要内容包括四相无刷直流电机结构和工作原理，以及由此推导出的四相无刷直流电机的数学模型，机用此数学模型并借助Matlab仿真软件，建立了四相无刷直流电机的仿真模型，根据Matlab仿真结果验证了建模方法的有效性和该模型的准确性、并分析了参数变化对起动过程的影响。 关键词：无刷直流电动机；数学模型；Matlab Abstract：This paper mainly studies the simulation process of four-phase permanent magnetism brushless DC motor (BLDCM) under the 90 degree conduction mode of the full bridge. Main contents include the structure and the working principle of the BLDCM, and deduced the mathematical model of the BLDCM. By using the mathematical model based on the MATLAB simulation software, established the simulation model of the BLDCM. According to MATLAB simulation results verify the effectiveness of the modeling methods and the accuracy of this model And analyzes the influence of parameter variation on the starting process. Key words: BLDC motor；mathematical model；MATLAB
直流电动机建模及仿真
他励直流电动机建模及仿真 报告人：本人 电力系统及其自动化 一、模型描述及仿真要求 一台他励直流电动机 T L =2 Ω+Ω dt d 励磁电流为常值，试求电枢端点突然加110V 时的速度响应和电流响应。已知R a =1Ω；La =1±10% H ；G af I f0=10N ·m 。 要求：1、给出直流电动机的数学模型 2、画出直流电动机的仿真框图或给出相关程序代码 3、给出直流电动机速度响应和电枢电流响应的的曲线及数据 二、直流电动机数学模型 1、他励直流电动机动态过程中电枢电流i a 、励磁电流i f 、转速Ω可用下列方程描述： ??? ? ? ???? +Ω+Ω==+=Ω++=++=ΩL a f af e f f f f f f af a a a a a a a a a a T R dt d J i i G T dt di L R i u i G dt di L R i e dt di L R i u 相应的上述时域方程在零初始条件下，其拉式变换，即频域数学模型为： ?? ? ? ?+Ω+Ω=+=Ω++=ΩL f af f f f f f f af a a a a a T s R s Js s Ia s I G s sI L R s I s U s s I G s sI L R s I s U )()()()()()()()()()()()( 2、此模型中励磁电流保持常值不变，即梳控。在此前提下相应的频域数学模型简化为： ? ? ?+Ω+=+Ω+Ω=Ω++=Ω++=ΩΩL L f af f af a a a f af a a a a a T s R Js T s R s Js s Ia I G s I G s I s L R s I G s sI L R s I s U )()()()()() ()()()()()()(000 本模型中有：T L =2 Ω+Ω dt d 变成频域方程即：)()12()(s S s T L Ω+= 3、本模型中参数选取 （1）已知R a =1Ω、G af I f0=10N ·m （2）La=1±10% H 此处选取为 La =1H （3）选定上面参数后，电枢回路时间常数Ta=La/Ra=1 ,为保证起动过程中无振荡过程，应使阻尼比ξ>1 【1】 ，相应的即可得出a M T T 4>。 此处选取M T 为6>4*Ta=4 。又2 2f af a M I G JR T = 于是J 选定为600Kg ·m 2 。
直流电动机电磁特性曲线Matlab仿真
直流电动机电磁特性曲线Matlab仿真 1. 简介 本文档主要描述了利用Matlab软件对直流电动机电磁特性曲 线进行仿真的过程。直流电动机作为一种广泛应用于各个领域的电 动机，对其电磁特性进行研究具有重要的意义。通过Matlab仿真，可以直观地展示直流电动机的电磁特性，为电动机的设计和优化提 供依据。 2. 理论基础 2.1 直流电动机的工作原理 直流电动机是利用直流电源提供的电磁场与电动机内部的磁场 相互作用，产生转矩，从而实现电能到机械能的转换。直流电动机 的电磁特性主要与以下几个参数有关：磁通量、电流、电压、转矩 和转速。 2.2 电磁特性曲线
电磁特性曲线是描述直流电动机在不同的负载条件下，电动机 的转速、转矩与电流之间的关系。通常包括以下几种曲线： - 磁通量曲线：描述磁通量与电流之间的关系。 - 转矩曲线：描述转矩与电流之间的关系。 - 转速曲线：描述转速与负载电流之间的关系。 3. Matlab仿真过程 3.1 建立仿真模型 在Matlab中，使用Simulink工具建立直流电动机电磁特性曲 线的仿真模型。模型主要包括以下几个部分：电源、电动机、负载 和测量设备。 3.2 设置参数 根据实际电动机的参数，设置仿真模型中的各项参数，如电阻、电感、电容、转速等。
3.3 编写仿真程序 使用Matlab编写仿真程序，主要包括以下几个步骤： 1. 初始化变量：设置初始电流、电压、转速等参数。 2. 仿真循环：根据电流、电压等参数，计算电动机的电磁特性，更新转速、转矩等参数。 3. 数据采集：在仿真过程中，实时测量并记录电动机的转速、 转矩、电流等数据。 4. 绘图显示：将采集到的数据绘制在相应的图表中，展示电动 机的电磁特性曲线。 4. 结果分析 通过Matlab仿真，可以得到直流电动机的电磁特性曲线。分 析这些曲线，可以了解电动机的性能特点，如起动转矩、最大转矩、空载转速等。此外，还可以根据仿真结果对电动机的设计和优化提 出建议。
基于Matlab的直流电动机特性曲线仿真
基于Matlab的直流电动机特性曲线仿真 1. 引言 直流电动机是一种广泛应用于工业、交通和家电等领域的电动机。其特性曲线是研究电动机性能的重要工具，能够反映出电动机在不同负载下的运行状态。本文将通过Matlab软件对直流电动机的特性曲线进行仿真分析。 2. 理论基础 2.1 直流电动机的工作原理 直流电动机通过电磁感应原理将电能转化为机械能。其主要组成部分包括定子、转子和电刷。当给电动机通电时，电流经过电刷与转子上的绕组产生磁场，磁场与定子上的绕组产生电磁力，使得转子旋转。 2.2 直流电动机的特性曲线
直流电动机的特性曲线主要包括转速-负载特性曲线、转矩-转 速特性曲线和电流-转速特性曲线。这些曲线能够反映出电动机在 不同负载下的运行状态，对于电动机的选型和使用具有重要意义。 3. Matlab仿真模型 本节将介绍如何使用Matlab软件构建直流电动机特性曲线的 仿真模型。 3.1 模型参数设置 首先，需要设置电动机的具体参数，如电动机的额定电压、额 定电流、额定功率、电枢电阻、电枢电感等。这些参数将直接影响 到仿真结果的准确性。 3.2 仿真模型构建 在Matlab中，可以使用Simulink工具搭建直流电动机的仿真 模型。模型主要包括电源模块、电动机模块、负载模块和测量模块。
其中，电动机模块为关键部分，需要选择合适的电动机模型以满足仿真需求。 3.3 仿真参数设置 在搭建完仿真模型后，需要设置仿真参数，如仿真时间、时间步长等。此外，还需要对测量模块进行设置，以获取所需的仿真数据。 4. 仿真结果与分析 完成仿真模型搭建和参数设置后，运行仿真程序，得到直流电动机的特性曲线。 4.1 转速-负载特性曲线 转速-负载特性曲线反映出电动机在不同负载下的运行状态。通过分析该曲线，可以了解电动机的启动性能、调速性能等。 4.2 转矩-转速特性曲线
(完整word版)直流电动机正反转proteus仿真设计概要
直流电动机正反转Proteus仿真设计 引言 随着人民生活水平的提高，产品质量、性能、自动化程度等已经是人们选择产品的主要因素.其中，直流电动机正反转自动控制在生活中起了很大的作用，比如洗衣机的工作、遥控汽车的操作、DVD的应用等等,它在实际生活中给人们需求上提供了很大的方便与乐趣。不只是生活，它还在工业、农业、交通运输等各方面得到了广泛的应用，实现电动机正反转的控制是很多产品设计的核心问题。直流电动机显示出交流电动机不能比拟的良好启动性能和调速性能,比较广泛应用于速度调节要求过高，正反转频繁或多元同步协调运转的机械生产。因此，学会电动机正反转控制的原理是极其重要的。然而，在本直流电动机正反转仿真设计中，要借助Proteus 软件、Keil软件和C语言的辅助进行仿真设计，通过仿真设计，让我们更清楚了解电动机正反转的原理和电路图，增强对直流电动机的认知。 在Proteus绘制好原理图后，调入已编译好的目标代码文件：＊.HEX，可以在Proteus的原理图中看到模拟的实物运行状态和过程,Proteus还提供了一个图形显示功能，可以将线路上变化的信号，以图形的方式实时地显示出来，其作用与示波器相似，但功能更多.这些虚拟仪器仪表具有理想的参数指标，例如极高的输入阻抗、极低的输出阻抗。这些都尽可能减少了仪器对测量结果的影响。在本设计中，Proteus软件采用了电容、电阻、晶振、电动机、LED、开关、电动机等多种元件进行绘图，并基于80C51和ULN2003A进行电路图设计,充分展示Proteus 软件元件库量大，掌握它的基本绘图操作。而对于Keil软件，采取创建工程,创建执行文件，利用C语言编写程序,生成hex文件，为Proteus仿真提供驱动控制，实现直流电动机正反转的设计。 在本论文设计中,主要介绍直流电动机正反转原理，Proteus软件功能绘图、仿真调试，以及Keil软件功能、程序编写和仿真程序文件生成。让大家更清楚了解Proteus软件、Keil软件、
直流电动机PID控制的仿真研究
直流电动机PID控制的仿真研究 直流电机长期以来都在调速系统领域占据主导地位，在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制，同时具有良好的启动性能。在分析直流电机主要性能指标的基础上，提出了通过Matlab对直流电机模型进行仿真，分析系统参数是否满足设定要求的方法。 标签：直流电机; PID;仿真 中图分类号：TB 文献标识码：A 文章编号：16723198（2012）14018102 0 引言 长期以来，直流电机被广泛应用于调速系统中，而且一直在调速系统领域占居主导地位，这主要是因为直流电机不仅调速方便，而且在磁场一定的条件下，转速和电枢电压成正比，转矩容易被控制；同时具有良好的启动性能，能较平滑和经济地调节速度。因此采用直流电机调速可以得到良好的动态特性。本文在分析直流电机主要性能指标，如设定时间，超调量，稳态误差，上升时间，调整时间，等等。以及控制方法的PID控制，即通过控制比例、积分、微分参数分析系统的稳态曲线，并且在这个基础上提出了通过Matlab对直流电机模型进行仿真，分析系统参数是否满足设定要求的方法。 1 直流电机调速方法简介 直流电动机分为有换向器和无换向器两大类。直流电动机调速系统最早采用恒定直流电压给直流电动机供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这种方法简单易行、设备制造方便、价格低廉；但缺点是效率低、机械特性软，不能得到较宽和平滑的调速性能。该法只适用在一些小功率且调速范围要求不大的场合。20世纪30年代末期，发电机-电动机系统的出现才使调速性能优异的直流电动机得到广泛应用。这种控制方法可获得较宽的调速范围、较小的转速变化率和平滑的调速性能。但此方法的主要缺点是系统重量大、占地多、效率低及维修困难。近年来，随着电力电子技术的迅速发展，由晶闸管变流器供电的直流电动机调速系统已取代了发电机-电动机调速系统，它的调速性能也远远地超过了发电机-电动机调速系统。特别是大规模集成电路技术以及计算机技术的飞速发展，使直流电动机调速系统的精度、动态性能、可靠性有了更大的提高。 直流电机的转速n和其他参量的关系可表示为： n=Ua-IaRaCEφ上式中： Ua-电枢端电压(V)； Ia-电枢电流(A)； Ra-电枢电路总电阻(Ω)； φ-励磁磁通(wb)； CE-电势系数。CE=pN60a，p为电磁对数，a为电枢并联支路数，N为导体数。 综上所述可以看出，式中Ua、Ra、φ三个参量都可以成为变量，只要改变其中一个参量，就可以改变电动机的转速
他励直流电动机模型的仿真与设计
目录 摘要 (1) 1数学模型的建立 (2) 2仿真模型建立与设计 (2) 3电路仿真输出 (3) 4总结 (7) 参考文献 (8)
摘要 的特点，在造纸，印刷，纺织，冶金等多种领域被大量使用。 本次基础强化训练在初始条件给定的情况下，通过Matlab软件，运用Simulink画出该他励直流电动机运行的电路图，并进行仿真操作。 关键词：他励直流电动机，仿真设计，matlab
1数学模型的建立 （1）他励直流电动机动态过程中电枢电流i a 、励磁电流i f 、转速Ω可用下列方程描述： ⎪⎪⎪⎩ ⎪⎪⎪⎨⎧+Ω+Ω==+=Ω++=++=ΩL a f af e f f f f f f af a a a a a a a a a a T R dt d J i i G T dt di L R i u i G dt di L R i e dt di L R i u 相应的上述时域方程在零初始条件下，其拉式变换，即频域数学模型为： ⎪⎩ ⎪⎨⎧+Ω+Ω=+=Ω++=ΩL f af f f f f f f af a a a a a T s R s Js s Ia s I G s sI L R s I s U s s I G s sI L R s I s U )()()()()()()()()()()()( （2）此模型中励磁电流保持常值不变，即梳控。在此前提下相应的频域数学模型简化为： ⎩ ⎨⎧+Ω+=+Ω+Ω=Ω++=Ω++=ΩΩL L f af f af a a a f af a a a a a T s R Js T s R s Js s Ia I G s I G s I s L R s I G s sI L R s I s U )()()()()()()()()()()()(000 本模型中有：T L =2Ω+Ωdt d 变成频域方程即：)()12()(s S s T L Ω+= 2仿真模型建立与设计 本次基础强化训练的题目是他励直流电动机模型与仿真设计，其重点在于搭建模拟仿真电路。他励直流电动机正常运行需要稳定的电源与励磁电源以及反馈，而我们需要观测的数据可用电表或者示波器进行观测。综合以上信息，可以设计出电路图，如图1所示
直流电动机机械特性曲线Matlab仿真
直流电动机机械特性曲线Matlab仿真 1.选题目的与意义 与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速范围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高；调速方法简便，工作可靠。在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、电缆设备等对线速度一致性要求较高的地方，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械。直流电动机作为原动机带动各种生产机械工作，想负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。 直流电动机由于具有调速性能好、制动控制便利、启动转矩大的特点而在工业等领域广泛应用。直流电动机主要分为四种，其中他励直流电动机的应用是最广泛的，故研究他励直流电动机的机械特性便更有一定的指导意义，也是我们选择这个课题的原因。 电动机的机械特性，即电动机的转速n随着转矩T而变化的特性，可表达成 n=f（T）的函数关系。在特性曲线上，电机的转速与电磁转矩关系是瞬时的，电磁转矩的变化将引起转速瞬时变化。若能更好地了解电动机的机械特性，就能在合适的场合使用更适合的电动机，同时也能更好把握其机械特性对于启动、调速、制动等方面的应用。下面我们将通过Matlab软件对他励直流电动
机的机械特性进行仿真分析，从而得出一些结论。 2.理论基础 他励直流电机电路如下图所示： 忽略电机电刷接触压降，可得电枢回路电势平衡方程式： U=Ea+IaRa (2-1) 其中Ra为电枢回路电阻，Ea为主磁场在电枢绕组中的感应电动势，称为电枢反应电势。 在直流电机中，电势是由电枢绕组切割磁感线产生的，根据电磁感应定律有： Ea=CeΦn (2-2) 其中Ce是由电机的结构决定的参数，称为电势常数。 在直流电机中，电磁转矩是由电枢电流和磁场相互作用产生的电磁力形成的，于是有：
他励直流电动机调速系统设计与仿真-电气工程及其自动化毕业论文.docx
昆明学院 2016 届毕业论文（设计）论文（设计）题目他励直流电动机调速系统设计与仿真子课题题目 姓名浦同云 学号 201204170221 所属院系自动控制与机械工程学院 专业年级电气工程及其自动化12级 指导教师杨祖元 2016 年 5 月
摘要 在本文中，我们首先介绍了直流电动机的工作特性的原理和他励直流电动机的工作特性，进行他励直流电动机特性的MATLAB仿真。两者对比实验和仿真结果相匹配。利用Matlab/Simulink仿真过程包括：他励直流电动机电枢串电阻启动过程的仿真，直流电动机的转矩特性的仿真和直流电动机机械特性的仿真。 论文分为六个部分，第一部分是关于电机应用与发展的描述。其次，详细介绍了直流电机的结构和工作原理，基于他励直流电机的结构，对直流电机进行了仿真。第三、在MATLAB仿真软件的发展历史、基本知识的介绍，尤其对SimPower Systems做详细阐述，在Simulink的仿真中，主要是运用到SimPowerSystems 里的相关模块。第四，他励直流电动机特性实验。第五、利用MATLAB编程及MATLAB 中的SIMULINK模块对他励直流电动机特性进行仿真并调试得出最佳仿真结果。 关键词：直流电动机；启动；机械特性； MATLAB
Abstract This paper introduces in the principle of DC generator and excitation DC generator operating characteristics, in Shunt DC generator characteristic test after using MATLAB to analyze the characteristic of Shunt DC generator. The contrast between the two that the experiment and simulation results. The use of MATLAB/SIMULINK simulation, excitation DC generator external characteristic simulation and DC generator regulation characteristic simulation. Thesis is divided into four parts, the fist of the motor application development has made the related description. Second on the structure and the principle of the DC generator is introduced in detail, through to the excitation DC generator structure of understanding, for excitation DC generator simulation done foundation. In third, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. On the MATLAB simulation software development beginning, basic knowledge such as related to introduce, especially on the Sim Power Systems done in detail, in the Simulink simulation, is mainly applied to Sim Power Systems in the relevant module. In fourth, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. Fifth, the use of MATLAB programming and MATLAB SIMULINK module of DC generator characteristic simulation and debugging simulation results. Key Words: DC motor ；Boot ；Mechanical characteristics ；MATLAB
他励直流电动机启动
运动控制系统课程设计 课题：他励直流电动机启动 系别：电气与信息工程学院 专业： 学号： 姓名： 指导教师： 河南城建学院 2015年 1月 4日 成绩评定· 一、指导教师评语（根据学生设计报告质量、答辩情况及其平时表现综合评定）。 二、评分 课程设计成绩评定
一、设计目的 (1) 二、设计要求 (1) 三、设计内容 (1) 3.1、直流电动机 (1) 3.1.1直流电动机 (1) 3.1.2直流电动机的分类 (2) 3.1.3他励直流电机工作原理 (2) 3.2 他励直流电动机的启动 (3)
3.2.1 他励直流电动机串电阻启动 (3) 3.2.2 直流电动机电枢串电阻起动设计方案 (6) 3.2.3 多级启动的规律 (7) 3.3 结论 (7) 3.4他励直流电动机串电阻起动特性分析 (8) 四、设计体会 (10) 五、参考文献 (10)
一、设计目的 通过对一个实用控制系统的设计，综合运用科学理论知识，提高工程意识和实践技能，使学生获得控制技术工程的基本训练，培养学生理论联系实际、分析解决实际问题的初步应用能力。 二、设计要求 完成所选题目的分析与设计，进行系统总体方案的设计、论证和选择；系统单元主电路和控制电路的设计、元器件的选择和参数计算；课程设计报告的整理工作。 三、设计内容 有一台他励直流电动机，已知参数如下Pan=200kw ；Uan=440v ；Ian=497A ； Nn=1500r/min；Ra=0.076Ω；采用分级启动，启动电流最大不超过2IA,，求出各段电阻值，并作出机械特性曲线，对启动特性进行分析。 他励直流电动机的启动时间虽然很短，但是如果不能采用正确的启动方法，电动机就不能正常地投入运行。为此，应对电动机的启动过程和方法进行必要的分析。 直接启动时，他励直流电动机电枢加额定电压Un，电枢回路不串任何电阻，此时由于n=0，Ea=0，所以启动电流Ist=Un/Ra，由于电枢回路总电阻Ra较小，所以Ist可以达到额定电流In的十几甚至几十倍。这样大的电流可能造成电机换向严重不良，产生火花，甚至正、负电刷间出现电弧，烧毁电刷及换向器。另外，过大的启动电流使启动转矩Tst过大，会使机械撞击，也会引起供电电网电波动，从而引起其他接于同一电网上的电气设备的正常运行，因此是不允许的。一般只有微型直流电动机，由于自身电枢电阻大，转动惯量小，启动时间短，可以直接启动，其他直流电机都不允许直接启动。
控制系统直流电动机直接起动的仿真实验报告
控制系统仿真与设计综合实验报告 实验题目：直流电动机直接起动的仿真 实验性质：综合性 实验时间：2020年12月13日 班级： 姓名： 学号： 指导教师：陈晓云 大连民族大学机电工程学院
1 实验目的及要求 （1）练习MATLAB的SIMULINK和SimPowerSystem模块库的使用，熟悉两个模块库中模块的内容和模块的用途。 （2）掌握系统的建模方法。 （3）用MATLAB的SIMULINK对直流电动机直接起动进行仿真分析。 2 电路原理 通常，加全压起动，起动电流Ia = U/Ra达十倍以上额定电流，仅用于小型电机。 优点：直流电动机起动不需要附加起动设备，操作方便。 缺点：起动电流很大，最大冲击电流可达额定电流的15——20倍。因此，电网将受到电流冲击，对电网电压产生影响；所传动的机组将受到机械冲击，电动机的换向不良等对电机本身产生影响。 图2.1 直流电动机直接起动电路原理图 3 建立仿真模型 图3.1为本实验直流电机起动仿真模型。图中主要包括直流电动机模块（DC Machine）、直流电源模块（DC Voltage Source）、理想开关模块（Ideal Switch）、开关模型（Switch）、增益模块（Gain）、电阻模块（RLC branch）、示波器模块（Scope）等。仿真模型中，通过理想开关模块控制直流电源的接通和断开。使用开关模块控制电机的转矩，使电机在起动过程中的转矩为空载起动，当转速达到设定值之后，使电机工作在给定的负载转矩。
图3.1 直流电动机直接起动仿真模型 4 设置仿真参数 (一)按照图4.1对常数模块的参数进行设置。 图4.1 常数模块参数设置图
直流电动机起动仿真试验
直流电动机起动仿真试验 研究不同励磁方式直流电动机的直接起动过程,观察其中转速、电磁扭矩及电枢电流的变化规律。 1. 问题分析 直接启动是指额定工作电压直接加到电动机电枢绕组两端后电动机的起动方式。根据电机学的知识可知，这种起动方式起动设备简单，起动转矩大、速度快，但起动电流较大，因此适应于小负债起动。另外，起动过程属于电机的动态过程之一，相比M文件函数编程，使用Matlab/Simulink进行可视化仿真更具有优势。 在Matlab/Simulink中选择新建仿真文件，从Simulink/PowerSystem中依次选择直流电源、开关、直流电动机、示波器等模块并按照电路要求进行连接，即可建立仿真模型。 基本模块搭建完毕，同样需要对各模块进行参数设置，重点是其中的直流电机模块。其中参数主要涉及电枢电阻、电抗、励磁电阻、电抗、电枢与励磁之间的互感、初始转动惯量、摩擦系数、空载阻转矩、初始速度等。 2. 演示-他励直流电动机的直接起动模型。 3．实践-降压起动、串电阻起动方式下模型建立，起动特性分析。（提交模型文件、数据分析报告）
Matlab 建模分析 一、直接启动模型 1、直接启动基本电路分析 直接启动就是在他励直流电动机的电枢上直接加以额定电压的启动方式，如图1所示。启动时，先合Q1建立磁场，然后合Q2全压启动。 图1 他励直流电动机的全压启动 启动开始瞬间，由于机械惯性，电动机转速0n = ，电枢绕组感应电动势 a a a U E I R =+，由电动势平衡方程式e C 0a E n Φ== 可知 启动电流N st a U I R = ， 启动转矩T C st st T I Φ=
proteus仿真-直流电机驱动、调速及过流保护报告
电流电机驱动、调速及过流保护 实验报告 学院：电子信息学院 班级： 组长：组员： 实验课题：直流电机驱动、调速及过流保护
目录 1、项目描述 (3) 2、设计原理 (3) 3、设计过程 (4) 3.1、硬件设计 (4) 3.2、软件设计 (6) 4、系统功能调试 (10) 4.1、调试软件介绍 (10) 4.2、电路运行结果 (11) 5、总结 (12)
1、项目描述 本项目将通过proteus仿真电路模拟电机的驱动，并实现调速和转向控制。项目将应用一个简单的电路，使用Arduino和L298N IC控制直流电机的速度和方向。使用PWM信号和L298N（H桥）的组合来控制简单直流电机的功能，即速度和转向控制。本项目基本完成了驱动，调速及转向控制功能。 2、设计原理 0 直流电机是指能将直流电能转换成机械能（直流电动机）或将机械能转换成直流电能（直流发电机）的旋转电机。它是能实现直流电能和机械能互相转换的电机。当它作电动机运行时是直流电动机，将电能转换为机械能；作发电机运行时是直流发电机，将机械能转换为电能。直流电机的工作原理是里边固定有环状永磁体，电流通过转子上的线圈产生安培力，当转子上的线圈与磁场平行时，再继续转受到的磁场方向将改变，因此此时转子末端的电刷跟转换片交替接触，从而线圈上的电流方向也改变，产生的洛伦兹力方向不变，所以电机能保持一个方向转动。直流发电机的工作原理就是把电枢线圈中感应的交变电动势，靠换向器配合电刷的换向作用，使之从电刷端引出时变为直流电动势的原理。应电动势的方向按右手定则确定（磁感线指向手心，大拇指指向导体运动方向，其他四指的指向就是导体中感应电动势的方向）。导体受力的方向用左手定则确定。这一对电磁力形成了作用于电枢一个力矩，这个力矩在旋转电机里称为电磁转矩，转矩的方向是逆时针方向，企图使电枢逆时针方向转动。如果此电磁转矩能够克服电枢上的阻转矩（例如由摩擦引起的阻转矩以及其它负载转矩），电枢就能按逆时针方向旋转起来。 L298N电机驱动器IC是一款15引脚高压，大电流电机驱动器IC，带有两个全桥驱动器。 L298NIC的逻辑电平与标准TTL兼容，IC可用于驱动不同的电感负载，如直流电机，步进电机，继电器等。利用L298N电机驱电器可以采用PWM调速方法。PM调速就是使加在直流电机两端的电压为方波形式，加在电机两端的电压就在VLoad和0V之间不停的跳变，此时加在电机两端的平均电压Uo=Th/(Th+T1)*VLoad，可以通过调整PWM的占空比来改变Th和T1的比值。这样就可以通过PWM调节加在电机两端的平均电压，从而改变电机的转速。与步进电机类似。不能将单，片机的I.0直接与直流电机的引线相接,而要在二者之间增加驱动电路。也可利用L298N电机驱动芯片实现直流电机驱动。 ARDUINO 控制L298N的原理是相当于从arduino一直输入一个占空比为0的5V电平。PWM调速应该接的那一端电压是由arduino上能生成PWM波的端子提
直流电动机仿真研究报告
一、绪论 1、本课题研究意义 直流电动机具有良好的启动、制动性能，宜于在较大围平滑调速。长期以来，在电动机调速领域中，直流调速方法一直占主要地位。与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高;调速方法简便，工作可靠。 在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。 Matlab语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软件，可用作动态系统的建模和仿真。 目前，电机控制系统越来越复杂，不断有新的控制算法被采用。仿真是对其进行研究的一个重要的不可缺少的手段。Matlab的仿真研究功能被成功方便地应用到各种科研过程中。 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，通过这次课程设计使我学会用MATLAB进行基本仿真，通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用MATLAB进行仿真，提高对直流电机知识的理解能力，解决实际问题的能力。学习使用MATLAB的一般方法、步骤，掌握Simulink的使用方法，以及其强大的仿真功能。学会用MATLAB仿真软件仿真直流电动机的机械特性，直流电动
机的起动和制动，直流电动机调速仿真，其中包括直流电动机的直接起动仿真，直流电动机电枢串联电阻起动仿真，直流电动机的能耗制动仿真，直流电动机反接制动仿真，直流电动机改变电枢电压调速仿真和直流电动机改变励磁电流调速仿真。 通过此次设计，增强了我的自我动手能力，了解直流电动机的各种人为改变参数的操作特性，理论联系实际，在实际的工作过程中积极地去发现问题、解决问题。 2、课题的主要容 了解直流电机工作原理、结构、基本电磁关系的基础上，对直流电动机的人为机械特性进行绘制，并且通过运用不同的起动和制动、调速方法对直流电动机的暂态过程进行仿真研究。而更好的理解直流电动机的的控制特性、控制规律、和工作特性。 1.学习并掌握直流电机的基本理论，理解直流电动机的基本工作原理与工作特性。 2.通过改变电枢电压、电枢电阻、改变磁通等方法获得各种人为机械特性，并 通过仿真得出结果。 3.直流电动机的起动运用直接起动或减压起动、电枢串电阻起动等方式，制动 运用回馈制动、反接制动、能耗制动等方式对直流电动机的起动和制动进行仿 真分析，建立仿真模型同时给出仿真结果。 4.调速分析主要是通过串联电阻、改变电枢电压或改变励磁电流调速方式来实现。建立仿真模型。