直流电动机的起动仿真

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直流电动机起动实验

实验一直流电动机起动实验一、实验目的理解直流电机的工作原理，测试直流电动及直接起动的波形。

说明负载转矩、转速、电流、电磁转矩之间为何具有相应的对应关系。

二、实验的主要内容仿真一台直流并励电动机的起动过程。

电动机参数为: PN =17kW, U N = 220V, n0= 3000r/min,电枢回路电阻R a =0. 0870，电枢电感La =0. 0032H，励磁回路电阻RF=181.50,电机转动惯量J=0.76 kg ?m2。

三、实验的基本原理直流电动机刚与电源接通的瞬间，转子尚未转动起来时，他励和串励电动机的电枢电流以及并励和复励电动机的输入电流称为起动电流，这时的电磁转矩称为起动转矩。

一般情况下，在额定电压下直接起动时，起动电流可达电枢电流额定值的10~20倍，起动转矩也能达到额定转矩的10~20倍，这样的起动电流是换向所不允许的，而且过大的起动转矩会使电动机和它所拖动的生产机械遭受突然的巨大冲击，以致损坏传动机械和生产机械。

由此可见，除了额定功率在数百瓦以下的微型直流电动机，因电枢绕组导线细、枢电阻大以及转动惯量又比较小，可以直接起动以外，一般的直流电动机是不允许采用直接起动的。

四、实验步骤1) 建立并激电动机的仿真模型:直流电动机DCmotor 的电枢和励磁并联后由直流电源DC 供电，用Step 模块给定电动机的负载转矩，在DCmotor 的m 端连接了Demux 模块,将m 端输出的4 个信号分为4 路，以便通过示波器Scope 观察，m 端输出的转速单位为rad/s,这里使用了一个放大器(Gain), 将rad/s 转换为习惯的r/min,变换系数为:k=60/2 π =9.55。

2) 计算电动机参数:励磁电流励磁电感在恒定磁场控制时可取“ 0” 电枢电阻R a =0.0870电枢电感估算3）设置仿真参数:在Simulation 菜单栏下选择Simulation parameters, 设置仿真参数，仿真时间取ls,在0. 5s 时加额定负载,仿真算法取ode45,点击菜单栏中的“? ”按钮启动仿真。

直流电动机起动实验

F 实验一直流电动机起动实验一、实验目的理解直流电机的工作原理，测试直流电动及直接起动的波形。

说明负载转矩、转速、电流、电磁转矩之间为何具有相应的对应关系。

二、实验的主要内容仿真一台直流并励电动机的起动过程。

电动机参数为: PN =17kW, UN=220V, n0= 3000r/min,电枢回路电阻Ra=0. 0870，电枢电感La =0. 0032H，励磁回路电阻R =181.50,电机转动惯量J=0.76 kg •m2。

四、实验步骤1)建立并激电动机的仿真模型:直流电动机DCmotor 的电枢和励磁并联后由直流电源DC 供电，用Step 模块给定电动机的负载转矩，在DCmotor 的m 端连接了Demux 模块,将m 端输出的4 个信号分为4 路，以便通过示波器Scope观察，m 端输出的转速单位为rad/s,这里使用了一个放大器(Gain), 将rad/s 转换为习惯的r/min,变换系数为:k=60/2π =9.55。

2)计算电动机参数:励磁电流励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”电枢电阻电枢电感估算R a=0.08703)设置仿真参数:在Simulation 菜单栏下选择Simulation parameters, 设置仿真参数，仿真时间取ls,在0. 5s 时加额定负载,仿真算法取ode45,点击菜单栏中的“➢”按钮启动仿真。

(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)1直流电动机建模及仿真实验1.1实验目的（1）了解直流电动机的工作原理；（2）了解直流电动机的技术指标；（3）掌握直流电动机的建模及分析方法；（4）学习计算直流电动机频率特性及时域响应的方法。

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5s2.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。

仿真时间为10s。

直流电机的建模与仿真

function [dx]=fx(x,nc) L=1.5; J=0.25; kr=0.4; Ri=0.2; ki=2.2; kn=0.00015; u=220; kp=4; kd=7; i=x(1); n=x(2);
x=[i,n]'; dn=(ki*i-kn*n^2)/J; du=kd*(kp*(nc-n)-dn); di=-(Ri*i+kr*n-du)/L; Uc=du; if(Uc>0) Uc=u; end if(Uc<0) Uc=0; end dx(1)=di; dx(2)=dn;
电机系统的仿真
MATLAB仿真的源程序： function dj() dt=0.02/6; x=[0;0]; y=x; t=0; nc=1000; for i=1:2000 t=[t i*dt]; xy=[y,x]; end figure plot(t,y,'LineWidth',2);
建模与仿真作业
—— 电机转速的动态特性分析
模型描述
直流电机电路图 i
电机电枢回路的电路方程是：
di U Ri i L K R n dt
反电势E
其中：U是加在电机两端的电压； Ri是电机回路的总电阻 L是电枢回路总电感 i是电枢回路电流已知电枢回路的转动惯量是J，开关变量由PWM波的占空比来控制
电机转速的动态仿真曲线
仿真曲线图
电机转速的动态特性总结
通过电机的状态空间数学模型以及电机的MATLAB仿真图形，我们可以知道：电机启动时电流迅速增大，达到最大值后又下降，当转速上升到给定的转速时，电流值趋于稳定，不再发生变化，同时电机的转速也达到稳定。
转速n
电机双闭环调整系统的动态结构图

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。

图4 反电势求取模块Lookup Table模块的实质是通过查表构造反电动势波形，只要把360°内的反电动势的单位波形预先输入至Lookup Table模块中，就能得到其单位理想波形，由前面的数学模型知道，反电势梯形波的幅值为：e=Ke*ω。

直流电动机串联电阻启动的matlab模型分析

直流电动机串联电阻启动的模型（计算+仿真）电动参数如下：17,220,3000/min N N N P kw U V n r ===，电枢回路电阻0.087a R =Ω，电感0.0032a L H =,励磁回路电阻0.087F R =Ω,电动机的转动惯量20.76.J Kg m = 构建电路模型参数设置：1、0.087a R =Ω，0.0032a L H =2、0.087F R =Ω，励磁电感在恒定磁场控制时取0，即0F L H =3、互感af L ：首先电动势常数0.0708.min/N a N e NU R I C V r n -== 600.6762e e K C π== /0.676/1.210.56af e f L K I H ===(220/ 1.21f F I R A ==)4、20.76.J Kg m =采用ode45算法既可以得到仿真曲线从仿真图线上可以看出，直接启动时，启动电路达到2500A，这个值实在是太大了。

为了降低启动电流值，我们采用串联电阻的方式，而且，在这里要求启动过程中，电路要在100-200A之间变化。

1、启动时电路小于200A11 200NaUR R=-=Ω此时，我们在电路中先接入11 200NaUR R=-=Ω，看一下仿真曲线可以看到在3.5s的时候电流降到了100A，这时候转速达到了1500r/min2、这个时候需要降低电阻，降到多少呢，计算如下20.482200N e a U C n R R -=-=Ω。

这时候我们安排110.4820.518R =-=Ω，在0-3.5s 接入电路20.482R =Ω ，在0-10s 接入电路（暂定）可以看出大概在6s 的时候电路又来到了100A,转速2200r/min 计算： 30.32200N e a U C n R R -=-=Ω 这个时候我们安排110.4820.518R =-=Ω在0-3.5s 接入电路20.32R =Ω 在0-6s 接入电路30.4820.320.162R =-=Ω,在0-15s 接入电路大概在8s 的时候电流有到100A,转速2800r/min 这时候可以完全释放电阻了。

新直流电动机(NewDCM)的仿真模型

统直流电机完全相同的绕组电路和主电路，但是目前构造的电子换向器及电子换向过程不及传统直流
ＣＨＥＮｉｘａｇＭｎｇｉｎ，ＬＵ，ＷＡＮＧｎｐｅＩＹｕＺｏｇｉ
（．ｏｅｅｏｌｔｃｌｎｉｅｉＺｅａｇＵｉｒｔ，ａｇｈｕ３０２，ｈｎ；１ＣｌｇｌｆＥｅｒａｇｎｒｇ，ｈｉｎｎｖｓｙＨｎｚｏ１０７ＣｉｃｉＥｅｎｊｅｉａ
２．珠海运控电机有限公司，广东珠海
３０２；１０７
５９０）１００
摘
要：在简要介绍了九换向单元新直流电动机（ｅＣＮｗＤＭ）工作原理的基础上，建立了九换向单元ＮｗＤＭ的ｅＣ
数学模型和基于ｓｌｋ的仿真模型，对电机的机械特性和换向单元电流进行了仿真分析，实验结果验证了仿真模ｉｉｍｕｎ型的正确性。通过对换向单元电流波形的分析，指出了电子换向器的结构对ＮｗＤＭ换向过程的影响，为深入研ｅＣ
内完成，对主电路几乎不影响，忽略换向回和大容量方向发展时也
受到限制，成为它固有的弱点。现代无刷直流电动
机（ＬＣ没有滑动电接触，具有调速方便和转矩ＢＤＭ）
过程，电动机的模型非常简单。ＮｗＤＭ具有与传ｅＣ
２ＺｕａｔｎＣｎｒｌｔｏ，Ｌｄ，ｈｈｉｕｎｄｎ１００ｈｎ．ｈｈｉｉｏｔｏＣ．ｔ．ＺｕａＧａｇｏｇ５９０，Ｃｉａ）ＭｏｏｏＭｏｒ

直流电动机MATLAB仿真

第一章课程设计内容及要求1.直流电动机的机械特征仿真；2.直流电动机的直接起动仿真；3.直流电动机电枢串连电阻启动仿真；4.直流电动机能耗制动仿真；5．直流电动机反接制动仿真；6.直流电动机改变电枢电压调速仿真；7.直流电动机改变励磁电流调速仿真。

要求：编写 M文件，在 Simulink环境画仿真模型原理图，用二维绘图命令画仿真结果图或用示波器察看仿真结果，并加以剖析第二章直流电动机的电力拖动仿真绘制1）直流电动机的机械特征仿真clear;U_N=220;P_N=22;I_N=115;n_N=1500;R_a=0.18;R_f=628;Ia_N=I_N-U_N/R_f;C_EPhi_N=(U_N-R_a*Ia_N)/n_N;C_TPhi_N=9.55*C_EPhi_N;Ia=0;Ia_N;n=U_N/C_EPhi_N-R_a/(C_EPhi_N)*Ia;Te=C_TPhi_N*Ia;P1=U_N*Ia+U_N*U_N/R_f;T2_N=9550*P_N/n_N;figure(1);plot(Te,n,'.-');xlabel(' 电磁转矩Te/N.m');ylabel(' 转矩 n/rpm');ylim([0,1800]);figure(2);plot(Te,n,'rs');xlabel(' 电磁转矩Te/N.m');ylabel(' 转矩 n/rpm');hold on;R_c=0;for coef=1:-0.25;0.25;U=U_N*coef;n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,'k-');str=strcat('U=',num2str(U),'V');s_y=1650*coef;text(50,s_y,str);endfigure(3);n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,'rs');xlabel(' 电磁转矩Te/N.m');ylabel(' 转矩 n/rpm');hold on;U=U_N;R_c=0.02;for R_c=0:0.5:1.9;n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,'k-');str=strcat('R=',num2str(R_c+R_a),'\Omega');s_y=400*(4-R_c*1.8);text(120,s_y,str);endylim([0,1700]);figure(4);R_c=0;n=U_N/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te; plot(Te,n,'rs');xlabel(' 电磁转矩Te/N.m');ylabel(' 转矩 n/rpm');hold on;U=U_N;R_c=0.02;for R_c=0.5:0.25:1.3;C_EPhi=C_EPhi_N*coef;C_TPhi=C_TPhi_N*coef;n=U/C_EPhi_N-(R_a+R_c)/(C_EPhi_N*C_TPhi_N)*Te;plot(Te,n,'k-');str=strcat('\phi=',num2str(coef),'*\phi_N');s_y=900*(4-coef*2.2);text(120,s_y,str);enda)固有机械特征b)降低电枢电压人为机械特征c) 增添电枢电阻人为机械特征d) 改变磁通人为机械特征2）直流电动机直接起动仿真直流电动机直接起动时，起动电流很大，能够达到额定电流的 10-20 倍，由此产生很大的冲击转矩。

直流电动机建模及仿真实验(最新整理)

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.............................................................................................................11.2实验设备.............................................................................................................11.3实验原理及实验要求.........................................................................................11.3.1实验原理......................................................................................................11.3.2实验要求......................................................................................................21.4实验内容及步骤.................................................................................................31.4.1求电动机的传递函数模型和频率特性.......................................................31.4.2设计Simulink 框图求电机的调速特性.......................................................51.4.3设计Simulink 框图求电机的机械特性.......................................................71.4.4求电机转速的阶跃响应和机电时间常数...................................................81.5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...........................................................................................................112.2实验设备...........................................................................................................112.3实验原理及实验要求.......................................................................................112.3.1实验原理....................................................................................................112.3.2实验要求....................................................................................................132.4实验内容及步骤...............................................................................................132.4.1求从到的传递函数模型和频率特性...............................................13a u m θ2.4.2求从到的传递函数模型、频率特性和根轨迹...............................15m θL θ2.4.3求不同刚度系数对应的从到的电机-负载模型的频率特性...........17a u L θ2.5实验结果分析 (18)1直流电动机建模及仿真实验1.1实验目的（1）了解直流电动机的工作原理；（2）了解直流电动机的技术指标；（3）掌握直流电动机的建模及分析方法；（4）学习计算直流电动机频率特性及时域响应的方法。

并励直流电动机起动过程的仿真研究

Ａｂｔａｔ：ｎｈｉｐｐｈｅｓｒｃＩｔｓａｅｒｔｗａｆｍａｒｘｔｔｂｌｓｔｙｓｏｔｉｏｅｓａｉｈｈｅ
Ｇ［：＝】一
电磁转矩方程为：
Ｍ＝ＩＧ＝一Ｇｆ／ｔ］ｆａ／（）３
ｅｔｂｉｈｎｔｍａｈｄｌｎｈｈｉｅｏｓｐｒｍｅｅｓｉ・ｓａｌｉｇｉｓｔｓｍｏｅｄｔｅｃｏｃｆｉａａｔｒｓａｓａｔｌ
以上这些方程提供了决定并励直流电动机特性的所有条件。
根据并励直流电动机的特性，其起动过程中，磁在励
Ｓｎｌｓｄ，ｎｔｓａｔＯａａｙｅａｄｉｔｒ —ｕｒｐｒｉｓｉｍｉｔｄＴｅｒｓｌｏｓｐｐｏｅｔｓｉｔｅ．ｈｅｕｔｆｅａ
ｉｔｔｏｏｅｈｅｖｌｄｉｆｔｉｔｄ．ｍｉａｉｎｐｒｖｓｔａｉｔｏｈｓｍｅｈｏｙＫｅｙｗｏｒｄｓ：ｈｕｓｔ— ｅｃｔｄＤＣｔ；ｔｘ；ｔｒ一叩ｘｉｅｍｏｏｒｍａｒｓａｉｔ
（ ¨ ＝
一
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Ｇｆ．＋。ａ：警＋Ｍｆ，
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性进行系统的分析。由于电机的特性方程的解析解的求解较为困难，本文用计算机通过四阶龙格库塔法求出其数值解并仿真了并励直流电动机直接起动时，电枢电流、

直流电机特性仿真

直流电机运行特性实验实验目的：通过仿真，熟悉直流电动机的原理和运行特性；并同时达到熟练运用matlab 和提高自学能力的目的。

一直流电机起动仿真1 直流电机的直接起动仿真使用Simulink对直流电动机的直接启动建立仿真模型，通过仿真获得直流电动机的直接启动电流和电磁转矩的变化过程。

当然，实际过程中是不允许直流电动机直接启动。

图1:他励直流电动机直接起动仿真原理图图2：他励直流电动机直接启动仿真结果图3：电枢电流和转速关系图2给出了直流电动机在起动过程中的转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩的变化。

从仿真结果的波形中容易看出起动电流冲击很大，同时电磁转矩的冲击也较大，转速能够在较短的时间内达到稳定。

2 直流电动机电枢串联电阻起动仿真建立他励直流电动机电枢串联三级电阻的仿真模型，仿真分析其串联电阻过程，获得起动过程的电枢电流、转速和电磁转矩的变化曲线。

和直接起动仿真模型相比，主要增加了电阻控制子模块。

图4：直流电动机串三级电阻起动仿真原理图图4：串起动电阻控制子模块原理图图5：他励直流电动机串接三级电阻起动仿真结果图6：他励直流电动机串电阻转速-电流关系仿真结果从仿真结果的波形中可以看出通过设定合适的串联起动电阻的投入时间，起动电流可以控制在一定的范围内，同时电磁转矩的也能够得到有效降低。

转速需要在较长的时间内才能达到稳定。

二直流电机的制动仿真1 直流电动机的能耗制动仿真图7：能耗制动仿真原理图图8：子模块封装图图9：他励直流电动机仿真结果图（有问题，觉得不对）直流电动机的能耗制动仿真模型原理图如图所示，和直接启动仿真模型相比主要增加可经过封装的电路改变连接控制模块和仿真停止控制部分。

给出了直流电动机在制动过程中的转速、电枢电流、励磁电流、电磁转矩的变化。

直流电动机的转速能够在能耗制动开始停车的寺庙时间内达到完全停车，能够实现较快的停车速度。

在能耗制动开始的时刻，可以观察到存在较大的反向电磁转矩和反向的电枢电流，这是能够实现快速停车的根本原因。

直流电机PWM调速系统的设计与仿真

直流电机PWM调速系统的设计与仿真一、引言直流电机是电力传动中最常用的一种电动机，具有调速范围广、响应快、结构简单等优点。

而PWM（脉宽调制）技术是一种有效的电机调速方法，可以通过改变占空比控制电机的转速。

本文将介绍直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。

二、建模分析1.直流电机的模型直流电机的数学模型包括电动势方程和电机转矩方程。

电动势方程描述电机的输出电动势与供电电压之间的关系，转矩方程描述电机的输出转矩与电机转速之间的关系。

2.PWM调速系统的控制策略PWM调速系统的控制策略主要包括PID控制和模糊控制两种方法。

PID控制是一种经典的控制方法，通过比较实际输出与期望输出，计算出控制量来调整系统。

模糊控制则是一种基于模糊逻辑的控制方法，通过模糊推理，将输入量映射为输出量。

三、电路设计1.电机驱动电路设计电机驱动电路主要由电流传感器、逆变器和滤波器组成。

电流传感器用于测量电机的电流，逆变器将直流电压转换为交流电压，滤波器用于消除电压中的高频噪声。

2.控制电路设计控制电路主要由控制器、比较器和PWM信号发生器组成。

控制器接收电机转速的反馈信号，并与期望转速进行比较，计算出控制量。

比较器将控制量与三角波进行比较，生成PWM信号。

PWM信号发生器将PWM信号转换为对应的脉宽调制信号。

四、仿真实验1.系统建模与参数设置根据直流电机的模型，建立MATLAB/Simulink仿真模型，并根据实际参数设置电机的转矩常数、转矩常数、电机阻抗等参数。

2.控制策略实现使用PID控制和模糊控制两种方法实现PWM调速系统的控制策略。

通过调节控制参数，比较不同控制方法在系统响应速度和稳定性上的差异。

3.仿真实验结果分析通过仿真实验，分析系统的静态误差、动态响应和稳定性等性能指标。

比较不同控制方法的优缺点，选择合适的控制方法。

五、结论本文介绍了直流电机PWM调速系统的设计与仿真，包括建模分析、控制策略、电路设计和仿真实验等内容。

直流电机的启动

降压起动时，加于电动机电枢的端电压开始时调得很低，随着转速的上升，逐步增高电枢电压，以使电枢电流限制在一定范围以内。为使励磁电流不受电枢电压调节的影响，电动机应采用他励。采用降压起动时，需要一套专用的调压电源作为电动机的电源。
仿真模型图：
升压电路波形：
降压起动波形：
不足
电枢电压和转速未能稳定
仿真模型图：
仿真波形：
电压U即加到电机电枢上
电机转速n作阶跃响应上升
现象
电枢电流经启动冲击后即回到平稳状态
电磁转矩经启动冲击后即回到平稳状态
2.分级起动
电机励磁恒定，
电枢串联的电阻
方
分三级按三段时
法
间间隔切除，以
启动电机。
仿真模型图：
切除电阻电路：
仿真波形：
3.降压起动
电枢电流和电磁转矩未能下降
谢谢大家！
直流电动机的起动
一.直流电机启动的要求
•直流电动机接上电源以后，转速从零达到稳态转速的过程称为起动过程。 •起动的基本要求：
起动转矩要大起动电流要小起动设备要简单、经济、可靠
二.直流电机启动原理
பைடு நூலகம்
n0
Ea Cen 0
I U / Ra
U Ea IR
这样电枢电流很大！！！
Te CT • • Ia
减小起动电流将使起动转矩随之减小，这是相互矛盾的。通常采用保证足够的起动转矩下尽量减小起动电流的办法，使电动机起动。
三.起动方法
1.直接起动 2.分级起动 3.降压起动
1.直接起动
直接启动就是将额定直接加到直流电动机电枢两端的启动。此时，实际物理系统的启动电流会很大，对设备有影响，而对仿真系统无所谓影响，但可说明其过程。

MATLAB在《自动控制元件》教学中的应用——关于直流电动机的启动

数。直流电机模块是建立在他励直流电机基础上的，可以通过励
图３他励直流电动机电枢回路串电阻启动仿真模型
磁和电枢绕组的并联和串联组成并励和串励直流电机。而直流
电机模型是工作在电动机状态还是发电机状态，则是由电机的转矩方向来决定的。当转矩为正时，电机工作在电动机模式；当转
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１３一４
墼
Ｎｏ．２
ＴＭＥＤＣＴＯＩＥＵＡＩＮ
Ｆｅｕｔｙｂｒｔｒ
表２选修课学生对乒乓球动作技术的了解情况
基础情况分类学习过乒乓球基本技术未学过乒乓球基本技术百分比５％７％８
参加过乒乓球比赛未参加过乒乓球比赛
堕
Ｎｏ．２ＴＭＥＤＡＩＮＩＥＵＣＴＯＦｅｂ
ＭＡＬＢ在《ＴＡ自动控制元件》学中的应用教
— —
关于直流电动机的启动
杨艳丽刘胜利王学仁
摘要：文详细介绍了如何应用ＭＡＬＢ语言对《自动控制元件》本ＴＡ中直流电动机启动问题进行仿真，仿真结果与理论分析是一致
文献标识码：Ａ
ＤＯＩ１．６／ｉｎ１７ — １１０２３１９：０９９￣ｓ．２８８．１．．３．ｓ６２００
《自动控制元件》是我院导弹测控专业学员必修的重要专业基础课，担负着为后续相关专业课程打下坚实理论基础的任务，
的。将ＭＡＬＢ／ＩＴＡＳＭＵＬＮＫ引入到《自动控制元件》Ｉ的教学，不仅可以代替部分实物实验，而且还可以使学生加深对理论的理解，从而进一步提高教学效果。

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 =2Ω+Ωdtd 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++=++=ΩLa f af e f ff f f f af a a a a a a a aa a T R dt d J i i G T dt di L R i u i G dtdi 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 Ts 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++=ΩΩLL 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+Ωdtd 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>。

无刷直流电机的建模与仿真

无刷直流电机的建模与仿真相对于传统的有刷直流电机，无刷直流电机的特点表现为：使用寿命长、效率更高、低噪声、启动转矩大等特点，在军事，伺服控制、家用电器等领域被广泛应用，文章首先研究无刷直流电机基础结构，其次分析其数学模型，并用Maltab 搭建了无刷直流电机控制系统的仿真模型，详细介绍了电机本体，转速控制，转矩计算等模块的功能和实现方法，通过仿真，证明了该模型的可行性。

标签：无刷直流电机；仿真；模型1 无刷直流电机的数学模型以两相导通星形三相六状态为例，设ua，ub，uc是三相定子电压；ea，eb，ec是三相定子反电动势，ia，ib，ic为三相定子电流，La，Lb，Lc是三相定子自感，Lab，Lac，Lba，Lba，Lca，Lca为三相定子绕组互感，Ra，Rb，Rc为三相绕组的相电阻，P为微分算子（d/dt）。

1.1 电压方程由于假设电机三相绕组完全对称，所以有ia+ib+ic=0且Mia+Mib+Mic=0，将这两个等式带入，经过化简，得到电压方程为：1.2 转矩方程无刷直流电机的转矩方程如下：？棕无刷直流电机转子的机械角速度（rad/s）无刷直流电机的机械运动方程可表示为：TL其中负载转矩（N·m）；J是电机的转动惯量（Kg·m2）。

2 基于MATLAB/Simulink的无刷直流电机控制系统建模在MATLAB/Simulink环境下，在了解和分析了无刷直流电机的数学模型后，建立无刷直流电机控制系统仿真模型，该控制系统采用双闭环控制方案，转速环为外环，采用PI调节器，内环是电流环，在建模之前作以下假定：（1）不计电枢反应，换向过程等的影响；（2）磁路不饱和，忽略磁滞和涡流的影响；（3）假设三相绕组，定子电流，转子磁场分布完全对称，气隙磁场为方波；（4）假设外加电源为理想的直流恒压电源。

根据模块化的思想，系统可以由以下几个子模块构成：2.1 无刷直流电机本体无刷直流电机本体模块是关键的部分。

无刷直流电动机起动方法及其仿真

ｐｏｅｈｔｂｌｙａｄｒｌｂｌｙｏｉｂｕｈｅｓＤｔｒｓｒｐｍｅｈｄＴｒｅ—ｐａｅｂｅｋｕｒｖｄｄｈｇｏｑｅｒｖｄｔｅｓａｉｔｎｅｉｉｔｆｔｓｒｓｌｓＣｍｏｏｔｔｔｏ．ｈｅｉａｉｈａｕｈｓｒａｐｐｏｉｅｉｈｔｒｕｏｔｕｈｗｕｐｔｔｅｔｏ—ｐａｅｂｅｋｐ．ｉｅ—ｆｅｕｎｙａｄｒｓｈｓｒａｕｒｓｒｑｅｃｎｅ—ｖｌｇｙｃｒｎｚｔｎｓｌｅｅｐｂｅｏａｄｄｔｃｆｉｏｔｅｓｎｈｏｉａｉｏｖｄｔｒｌｍｆｒｅｅｔａｏｈｏｈｏＥＭＦａｈｅｉｎｎｆｒｓｌｓｔｒｓａｔｐＳｒｓｌｓｔｒｃｎｂａｉｔｒｕｙｕｉｇｔｉｍｅｈｄｗｈｎｉｔｔｅｂｇｎｉｇｏｕｈｅｓＤＣｍｏｏｔｒ．ｏｂｈｅｓＤＣｍｏｏａｅｅｓｌｓｔｐｂｓｎｈｓｂｕｕｙａｔｏｅｔ
无传感器无刷直流电动机的起动一直是工程领
域的难题，电动机转子位置信息的获取方法有多种，
பைடு நூலகம்
而通过反电动势获取转子位置信息是最简便易行
的。但是无刷直流电动机在起动时，因无法检测反
向，可得合成转矩为
。其余各功率管换相导通
，只是方向依次旋转
ｍｅｈｄ；ｉｌｔｎｔｏｓｍｕａｉｏ

他励直流电机MATLAB仿真

一、背景和目的直流电机是人类最早发明的电机。

直流电动机和交流电动机一样是实现电力拖动。

在交流电动机问世之前，直流电力拖动是当时唯一的拖动方式，到了19世纪末期以后，随着交流电动机的研制成功和推广应用，交、直流两种拖动方式便开始并存于各个生产领域中。

直流电机和交流电机相比较，直流电机由于以下几个方面制约了它的发展，直流电机的结构比较复杂、制造麻烦、维护困难、价格较贵制约了它的发展和应用，使得交流电力拖动逐渐成为电力拖动的主流。

但是，直流电机具有良好的启动性能、调速性能和制动性能，使得直流电力拖动在生产领域中仍占有一席之地。

如电力机车、无轨电车、轧钢机、高炉卷扬设备和大型机密机床仍然采用直流电力拖动。

从20世纪80年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成一次大的跃进。

同时，控制电路也实现了高度集成化、小型化、高可靠性及低成本。

以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断发展。

随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电子电力开关器件和新型传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入发展，直流电动机控制也装置不断向前发展。

微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化、智能化，极大地推动了电气传动的发展。

近年来，一些先进国家陆续推出并大量使用以微机为控制核心的直流电气传动装置，如西门子公司的SIMOREG K6RA24、ABB公司的PAD/PSD等等。

随着现代化步伐的加快，人们生活水平的不断提高，对自动化的需求也越来越高，直流电动机应用领域也不断扩大。

例如，军事和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得跟踪等控制；工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机，传真机，复印机等设备的控制；音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。