基于Matlab-Simulink的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究
基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模研究
Reference speed
Speed controller io*
PI controller
Current co n tro l l e r
speed
p o si ti o n
Current controller
Angle sel e cti on Angle selection
i a,i b,i c
1 SRM 的数学模型
6/4 三相 SRM 是一个高阶、非线性、强耦合的多变量 系统，绕组电流的非正弦与铁心磁通密度的高饱和是 SRM 运行的两大特点[7]。为了便于分析，假定：
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系统仿真学报
Vol. 17 No. 4 Apr. 2005
(1) 三相绕组对称，每相的两个线圈作正向串联，忽略
效性，为实际电机控制系统的设计和调试提供了新的思路。
关键词：开关磁阻电机 (SRM)；仿真建模；Matlab；角位置控制 (APC)；电流斩波控制 (CCC)
文章编号：1004-731X (2005) 04-1015-07
中图分类号：TM352
文献标识码：A
Study on Modeling and Simulation of Switched Reluctance Motor Control System Based on Matlab
2.2 速度控制模块
为实现 SRM 性能的快速预测与优化设计，本文在分析 SRM 数学模型的基础上，借助于 Matlab 强大的仿真建模能 力，利用 Simulink 中内含的功能元件，提出了一种基于 Matlab/Simulink 建立 SRM 控制系统仿真模型的新方法，有 效克服了现有 SRM 建模方法存在的不足。其基本思想是： 将 SRM 电 机 控 制 系 统 的 功 能 单 元 模 块 化 ， 在 Matlab/Simulink 中建立独立的功能模块：SRM 本体模块、 速度控制模块、电流控制模块、转角选择模块、参数计算 模块等，将这些功能模块进行有机整合，即可搭建出 SRM 控制系统整体设计的仿真模型。其中，速度环中采用 PI 控 制 ， 电 流 环 中 将 角 位 置 控 制 （ APC ） 与 电 流 斩 波 控 制 （CCC）相结合，以保证电机高速、低速运行时都有理想 的控制性能。该方法思路清晰，实现便捷，效果理想，仿 真结果证明了该种建模方法的快速性和有效性。
基于MATLAB的开关磁阻电动／发电系统的建模与仿真
动汽车的电动／ 回馈制动系统和航空领域 中的起
动／ 发电系统 。 由于开关磁阻电机 （ Ｒ 但 Ｓ 电机 ） 磁
路的非线性 ， 在运行期间其绕组电感不是常数 ， 而是电流和转子位置角的复杂函数， 难以用解析 式来表达 ， 因此在研究Ｓ Ｒ电机 电动／ 发电系统 的 控制方法时， 建立一个能很好反映系统实际工况 的非线形模型是十分必要的【 】 。 ０
化阶段 是十分方便 和直观的。 本文 首先 对ｓ Ｉ 中的相关模块 建立开关磁 阻电机 电动 ／ 电系统 的非线性 仿真模 型。 发 该模 型具 有仿真便 捷 ， 结 果直观等 特点 。 利用该模 型对一 台三相 ｌ／结构样 机进 ２８ 行了仿 真 ， 仿真结 果证 明了该模 型 的有效 性 。 该模 型 为 今后优化开 关磁 阻电机 的控制策略提供了依据 。 关键词 ： 开关磁 阻电机 电动／ 发电系统 仿真建模
Ｍ ｏ ｏ ／ ｎｅ ａ ｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ｄ ｏ ｔ ｒＧｅ ｒ ｔ ｒＳ ｓ ｅ Ｂａ ｅ ｎ ＭＡＴＬ ＡＢ
Ｚｈａ ｇ ｉ Ｚｈ ｇ ￣ｈ ｎ ｎ Ｌｅ ａｎ ｕａ ｇ
Ｂｅ ｉ ａ ｔｎ ｉｅｓ ｙ ｉｎＪ ｏｏ ｇＵｎｖ ｒｉ ｊ ｉ ｔ
摘
要： 基于 开关磁 阻电机 的数学模 型 ， 利用ＭＡ 。 Ｔ
ｇ ｎ ｒ ｔ ｒｓ ｓｅ ｅ ｅ ａ ｏ ｙ ｔ ｍ Ｍ ｏ ｅ ｉ ｇ ａ ｄ ｓｍｕ ａ ｉ ｎ ｄ ｌ ｎ ｉ ｌｔ ｎ ｏ
开关磁阻 电机电动／ 电系统容错性 强 、 发 控
制灵活、 方便 实现 四象限运行， 非常适合作为 电
（） １ 主开关元件和续流二极管开通 、 关断无 过渡过程 ， 管压降为零 ：
基于MATLAB-SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践
基于MATLAB-SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践基于MATLAB/SIMULINK开关磁阻电机非线性建模方法研究与实践摘要：随着电力系统的发展和节能环保的需求，开关磁阻电机作为一种新型电机逐渐引起了人们的关注。
为了更好地了解开关磁阻电机的特性和性能，本文提出了一种基于MATLAB/SIMULINK的非线性建模方法，并进行了实践验证。
通过该方法，我们可以更好地预测开关磁阻电机在不同工况下的运行情况，为其在实际应用中的优化设计和控制提供参考依据。
关键词：开关磁阻电机；非线性建模；MATLAB/SIMULINK引言开关磁阻电机是一种新型的电机，具有启动、调速范围广、电磁容量大和高效节能等诸多优点。
因此，它在电力系统中的应用前景十分广阔。
为了更好地研究和应用开关磁阻电机，我们需要了解其特性和性能，以便优化其设计和控制。
而非线性建模方法提供了一种有效的手段来描述开关磁阻电机的非线性动态特性。
研究背景开关磁阻电机的非线性动态特性使得传统的线性建模方法难以准确描述其行为。
因此，我们需要一种非线性建模方法来更好地揭示其特性。
目前，基于MATLAB/SIMULINK的非线性建模方法已经被广泛应用于各种电机的研究中，并取得了很好的效果。
建模方法1.建立电机的结构模型：根据开关磁阻电机的结构和工作原理，我们可以构建其结构模型。
通过分析各个部件之间的关系和相互作用，确定各个参数和变量的表达式。
2.建立电机的动态模型：根据电机的结构模型，我们可以建立其动态模型。
考虑到开关磁阻电机的非线性特性，我们可以采用多项式等函数逼近的方法来描述其非线性行为。
3.验证模型的准确性：通过实验数据对建立的模型进行验证。
将实际测得的数据与模型仿真的数据进行对比，评估模型的准确性和可行性。
实验与结果我们选取一台实际的开关磁阻电机进行了实验，通过传感器采集了电机转速、电流和电压等数据，并将其输入MATLAB/SIMULINK中进行仿真实验。
基于MATLAB的开关磁阻电动机控制仿真
2004 年第 4 期 (总第 121 期) 2004 年 11 月 15 日 出 版
( EXPLOSION -
PROO F
EL ECTR IC MACHIN E)
防爆电机
L (θ,i) =
L min
L min + K (θ- θ2) L min + K (θ- θ2) i1/ i
采用电流斩波控制 ,开通角 θon固定为 0°,关 断角θoff固定在 θr/ 2 (θr 为电机转子周期角) , 电 机运行时 ,当电流超出设定限值时 ,功率变换器主 开关被强迫关断 ,当电流下降一段时间 ,低于限值 后再导通 。通过设置不同的电流斩波限可得到相 应的系统机械特性[5 ] 。
5 系统仿真
1. 电动机负载过大或被卡住 2. 电源未能全部接通 3. 电压过低 4. 对于小型电动机 ,润滑脂硬 或装配太紧
1. 电源线与接地线搞错 2. 电动机绕组受潮 ,绝缘严重 老化 3. 引出线与接线盒接地
处 理 方 法
1. 检查设备 、排除故障 2. 更换熔断器的熔体 ;紧固接线柱松动的螺钉 ;用万用表检查 电源线的断线或假接故障 ,然后修复 3. 如果 △联结电动机误接成 Y 联结 ,应改回 △联结 ,电源电压 太低时 ,应调整供电电源 ;电源线压降太大造成电压过低时 ,应 改成粗电缆 4. 选择合适的润滑脂 ,提高装配质量
关键词 开关磁阻电动机 模型 PWM 仿真
Controlling Simulation of Switched Reluctance Motor Based on MATLAB Xiao Fang
Abstract The const ruction and operation principle of t he Switched reluctance mo2 tor is special , so analysis and st udy of it is more difficult t han ot her motors. The quasi2 linear simulation model of t he switched reluctance motor is established by MA TLAB2 SIMUL IN K. The simulation of PWM cont rolling algorit hm is carried out on t he basis of it . The rest ult shows t hat bot h t he dynamic and static performances of t he system are very good.
基于MATLAB 的开关磁阻发电机非线性建模与仿真
基于MATLAB的开关磁阻发电机非线性建模与仿真胡鹏，杨玉岗，高奇(辽宁工程技术大学电气与控制工程学院, 葫芦岛125105;)摘要:基于开关磁阻电机的非线性数学模型，利用Matlab/Simulink中的相关模块建立开关磁阻电机发电系统的非线性仿真模型。
利用该模型对一台三相12/8结构样机进行了仿真，仿真结果证明了该模型的有效性。
首先采用传统的PID控制建模，后设计了带有修正因子的模糊PID控制器,提高了系统的稳定性，改善了动态性能。
仿真试验表明开关磁阻发电系统能够稳定地发出电压为220V的直流电。
关键词: 开关磁阻发电机；模糊控制；仿真；非线性电感；Study on Nonlinear modeling and Simulation of The Switched Reluctance Generator Using Matlab softwareHu Peng, Yang Yu Gang，Gao Qi(Liaoning Technology University; College of Electrical and Control; Hulu dao 125105; China)Abstract:Based on the mathematical model of switched reluctance motor,a nonlinear modeling of switched reluctance generator is built up using relative blocks of Matlab/Simulink. A 3-phase 12/8 structure prototype SRM is simulated using the proposed mode1. the effectiveness of the model is demonstrated by the simulation result.Firstly,the traditional PID is used for this model,then designing the fuzzy controller with the correction factor adds to the PID model, This improves the system stability and dynamic performance. The simulation showed that SRG power generating system can stabilized issue the voltage of 220 VDC.Key words: switched reluctance motor；fuzzy control；simulation；nonlinear inductance；1 引言21世纪将进入风能发展的高速阶段,风力发电作为不受地域限制、可持续开发、不污染环境的理想能量来源从1978至今的二十五年中，得到了大力开发，并不断向多元化，设备大型化、实用化、高效化，成本的低廉化方向发展。
基于Matlab／Simulink的开关磁阻电动机数字仿真
ｎ ｎｉｅ ｒ ｔｅ ｔ ａ ｍｏ ｅ， ｂ ｓｄｏ ｈ ｄ ｃａ ｃ ｄ ｌ ｉ ｓ ｔ ｐｕ ｄ ｒＭ ａｌｂ Ｓｍｕｉｋ ｏ ｌ ａ ｈ ｍａｉ ｌ ｄ ｌ ａｅ ｎｔ ｅｉ ｕ ｔｎ ｅｍｏ ｅ。 Ｓ ｅ ｕ ｎ ｅ ｔ ／ ｉ ｌ ｎ ｍａ ｃ ｎ ａ ｎ
ｅ ｉｏ ｍ ｅ ｔ ａ ａ ｉ ｕｓ ｃ ｎｔ ｏｌｓ ｒ ｔ ｇｉｓ ａ ｅ ｒ ｓ ａ ｃ ｄ。 ｗｈ ｃ ｌｏ ｖｅ ｉｉ ｓｔ ｎｖ ｒ ｎ ｎ ， ｎｄ ｖ ｒｏ ｏ ｒ ｔ ａ ｅ ｅ ｒ ｅ ｅ ｒ ｈｅ ｉ ｈ ａ ｓ ｒｆｅ ｈｅＳＲＭ ｏ ｌＳ ｍ ｄｅ ’ ｅ ｆｃｅ ｃ ． Ｔｈｅ ｔ ｎ ｏ ｆａ ｌ ｓ ｐｔｍｉｅ ｙ ｕｓｎｇ ｔ ｆｉｉ ｎ ｙ ｕｒ — ｆ ｎｇ ｅ ｉ ｏ ｉ ｚ ｄ ｂ ｉ ｈｅ ＳＲＭ ｏ ｌ ａ ｈｅ ｓｍ ｕ ａ ｉ ｎ ｒ ｓ ｔ ｍ ｄｅ ， ｎｄ ｔ ｉ ｌ ｔｏ ｅ ｕｌ ａ ｃ ｒ ｔ ｈｅ ｃ ｃ ｕ ｉ ｎ． ｃ ｏ ｄｓ ｗｉｈ ｔ ｏｎ ｌ ｓ ｏ
周 会 军 ，鱼振 民 ，丁 文 ，蒋 海 波 ，刘 小平
（ 安交通大学 ，西安 西 ７０４） １ ０ ９
摘 要 ：提 出 了以傅立 叶级 数 为基 础 的开关 磁 阻 电动机 （ ＲＭ） Ｓ 的电感 模 型 。计 算 结果 与实 际测 量结果 吻合 ，验证 了该 模 型 的准确 性和适 用 性 ； 同时运用 该 电感模 型建 立 了开关磁 阻电动机 的非
维普资讯
微 电机 中 图分 类 号 ：ＴＭ３ ２ ５
２０ 年 ０６
第３卷 、 ６ （ ９ 第 期 总第 １３ ５ 期） 文 章 编 号 ：１０ —８ ８ ２ ０ ） ６０ ０—４ ０ １６ ４ （０ ６ ０—０ ４０
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真
开关磁阻电机调速系统研究及MATLAB仿真在开关磁阻电机调速系统中，主要包括开关磁阻电机、功率电子器件
和控制算法三个主要部分。
其中，开关磁阻电机由转子和定子组成，通过
改变定子和转子之间的磁阻能够实现转速的调节。
功率电子器件用于控制
电机的输入和输出电力，常用的有IGBT、MOSFET等。
控制算法主要用于
实现对电机的调速控制，常用的方法有PID控制、模糊控制等。
在进行MATLAB仿真时，需要建立相应的数学模型。
首先需要将电机
的转动方程和电磁方程建立起来，然后根据电机的特性进行参数设置和仿
真实验设计。
可以通过MATLAB的仿真工具箱来实现对开关磁阻电机调速
系统的仿真，该工具箱提供了丰富的函数和算法，能够方便地进行系统建
模和仿真。
在进行仿真实验时，可以通过改变不同的参数来观察系统的动态响应。
例如，调整PID控制器的参数以改变电机的调速性能，通过观察电机的转
速和转矩变化情况来评估调速系统的性能。
同时，还可以分析电机控制系
统的稳定性、鲁棒性等，并对系统进行优化。
总之，开关磁阻电机调速系统的研究和MATLAB仿真是提高电机性能
和控制精度的重要手段。
通过建立数学模型和进行仿真实验，可以对系统
进行分析和优化，为实际应用提供参考和指导。
同时，也为开关磁阻电机
的进一步研究和应用奠定了基础。
基于Matlab_Simulink数控伺服系统的建模仿真
文章编号:1001-2265(2006)08-0067-03收稿日期:2006-02-27 3基金项目:广东省自然科学基金资助项目(32364);广东省高教厅基金资助项目(Z02067)作者简介:王小东(1981—),男,内蒙古赤峰人,五邑大学机电工程系硕士研究生,研究方向为数控系统及其仿真,(E -mail )wangxiaodong1816@ 。
基于Matlab /Si m ulink 数控伺服系统的建模仿真3王小东,王大承(五邑大学机电工程系,广东 江门 529020)摘要:利用M atlab /Si m ulink 软件,通过对永磁同步电机(P M S M )本体、d /q 坐标系向a /b /c 坐标系转换、三相电流源逆变器等功能模块建立与组合,构建了永磁同步电机控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。
根据数控伺服系统的性能要求,进行参数选择及仿真。
仿真结果证明了该系统模型的有效性,为数控伺服控制系统的设计和调试提供了理论基础。
关键词:M atlab /Si m ulink;数控伺服系统;永磁同步电机;仿真中图分类号:TP273 文献标识码:AS i m ul a ti on and M odeli n g of P M S M Ba sed on M a tl abWANG Xiao 2dong,WANG Da 2cheng(Depart m ent of Mechanical and Electrical Engineering,W uyi University,J iang men Guangdong 529020,China )Abstract:I n Matlab /Si m ulink,the bl ocks,such as P MS M bl ock,coordinate transfor mati on f or med q /d t o a /b /c bl ock,three phase current s ource inveter contr oller bl ock,etc .have been modeled .By the organic combi 2nati on of these bl ocks,t w o contr ol l oop s are used .The para meters are chosed by the perf or mance of servo sys 2te m.The reas onability and validity have been testified by si m ulate result and this novel method offers a ne w thought for designing and debugging actual mot or .Key words:Matlab /Si m ulink,NC servo syste m;P MS M ,si m ulati on0 引言数控机床的伺服系统一般由电流环和速度环组成[1]。
基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法
基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法开关磁阻,论文,DSP,控制第18卷第2期浙江万里学院学报Vol.18No.2纪志成，薛花（江南大学控制科学与工程研究中心电气自动化研究所，江苏无锡214122）摘要：在分析开关磁阻电机（SRM）数学模型的基础上，利用C语言编写S-函数，提出了SRM控制系统仿真建模的新方法.在Matlab/Simulink中，构造CME某S-函数的三类简化结构，建立独立的功能模块，如电机本体模块、速度控制模块、电流滞环控制模块等，通过功能模块的有机整合，搭建SRM控制系统快速高效的仿真模型.系统采用双闭环控制：速度环采用PI控制，电流环采用角位置控制（APC）与电流斩波控制（CCC）相结合的方法，保证了SRM在低速或高速运行时都可获得满意的性能.仿真结果证明了采用CME某S-函数方式仿真建模的快速性和有效性.关键词：CME某S-函数；开关磁阻电机（SRM）；仿真建模；快速性作者简介：纪志成，江南大学控制科学与工程研究中心电气自动化研究所教授，博士，博士生导师；薛花，江南大学控制科学与工程研究中心博士研究生。
1引言因其结构简单、可靠性高、性能优良、输出转矩大等特点，开关磁阻电机（SRM）应用广泛[1]，且随着SRM应用领域的不断拓宽，对电机控制系统设计要求越来越高，既要考虑成本低廉、控制算法合理，又需兼顾控制性能好、开发周期短.如何建立有效的SRM控制系统的仿真模型成为电机控制算法设计人员迫切需要解决的关键问题，因此，对于建立电机控制系统仿真模型方法的研究具有十分重要的意义[2,3].对于在Matlab中进行交流异步电机仿真建模方法的研究已成为探讨的热点，例如通过编写m文件可在Simulink环境下实现SRM控制系统的仿真建模[4]，虽然m文件形式的S-函数具有容易编写和理解的优点，但由于它在每个仿真步都要激活Matlab解释器，使得仿真速度变慢，且这种方法实质上是一种整体分析法，因而在这一模型基础上修改控制算法或添加、删除闭环就都需对整体系统重新建模.为此，文献[5,6]提出在Matlab/Simulink中构造独立的功能模块，通过模块组合进行交流异步电机建模，通过模块组合进行交流异步电机建模，这一方法可观性好，在原有的建模基础上添加、删除闭环或改变控制策略都十分便捷，但模块化建模的方式存在控制策略难以硬件实现的问题.开关磁阻,论文,DSP,控制2浙江万里学院学报2005年4月2CME某S-函数的简化结构利用Matlab/Simulink进行运动控制系统的建模仿真是普遍采用的方法之一，而S-函数，尤其是CME某S-函数，正是整个Simulink动态系统的核心，它不仅提供了增强和扩展Simulink能力的强大机制，同时也是使用RTW（RealTimeWorkhop）实现实时仿真的关键所在，也因此十分适合于复杂动态系统的数学描述，支持连续、离散以及两者混合的线性和非线性系统的仿真建模[7].Matlab提供了名为funtmpl_baic.c的CME某S-函数模板，包含了所有的子程序，较为复杂，本文在此基础上提出了简单实用的三类简化结构，如图1所示.结构A结构B图1CME某文件简化结构结构C结构A：仅包含3个子函数，Initialization子函数完成S-函数的初始化工作，如初始化结构体SimStruct、设置输入/输出口、设置采样时间等；mdlOutput子函数描述S-函数的输出方程，输出值是状态某、输入u和时间t的函数，而不包括任何动态方程（微分或差分）在内；Termination子模块在仿真结束时调用，可在此完成结束仿真所需的工作.结构A仅完成由输入直接计算输出的函数描述，采样时间可为连续的或离散的，但不含状态向量，因而没有mdlUpdate子函数和mdlDerivative子函数.结构B：在结构A的基础上增加了mdlDerivative子函数，用于连续状态的求解.状态向量的一阶导是状态某、输入u和时间t的函数，通过mdlDerivative子函数完成计算，并将结果返回供求解器积数某分.结构C：在结构A的基础上增加了mdlUpdate子函数，用于离散状态的求解.下一步状态向量的值某k+1依赖于当前的状态某、输入u和时间t，通过mdlUpdate子函数完成计算，并通过求解器传递给其他模块.将这三类简化的CME某S-函数有机组合，即可完成SRM控制系统的最小化建模，实现占用最少资源的高效仿真，由于结构简单，不仅可使CME某S-函数编程灵活，删改方便，更确保了CME某S-函数高速仿真的特性.3SRM数学模型与控制系统的建立SRM控制系统采用双闭环控制方案：转速环由PI调节器构成，电流环由角位置控制器（APC）与电流斩波控制器（CCC）复合构成.根据模块化建模的思想，将控制系统分割为各个功能独立的子模块，主要包括：SRM本体模块、速度控制模块、电流控制模块、转角选择模块、参数计算模块和电压逆变模块.利用CME某S-函数编程实现各模块的功能，再将这些功能模块有机整合，即可在Matlab/Simulink中搭建SRM控制系统的仿真模型，实现双闭环的控制算法.各功能模块的构建方法与数学模型简述如下.3．1SRM本体模块电机本体模块是控制系统的仿真模型中的关键部分，描述了SRM的本质属性，该模块完成求取SRM三相相电流、电机转速和位置信号的功能，主要由两个子模块组成：相电流生成子模块和转矩计算子模块.对于6/4三相SRM，第k相绕组的电压平衡方程可表示为LdiLdθUk=Rik+(Lk+ikk)k+ikk（1）ikdtdt开关磁阻,论文,DSP,控制第2期纪志成，薛花：基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法3式中：k=a,b,c；Uk为k相绕组电压；R为转子相电阻；Lk为k相绕组电感；ik为k相绕组电流；θ为转子位移角.根据电压平衡方程式（1）建立相电流生成子模块，模块输入量为电机转速ωr、逆变器输出的各相电压Uk（k=a,b,c）和参数计算模块输出的各相绕组电压计算参数Lt,k和Mk，输出量为各相相电流ik.SRM的电磁转矩方程为Te=运动方程为k=a,b,c∑Te,k，Te,k=θ∫ik0Ψk(ik,θ)dik（2）dωr（3）dt式中：Te为电磁转矩；Te,k为k相电磁转矩；Tl为负载转矩；ωr 为电机机械角速度；J为转动惯量.根据SRM电磁转矩方程式（2）建立转矩计算子模块，模块输入为各相电磁转矩Te,k，通过加和模块即可求得电磁转矩信号Te.同时根据运动方程式（3），由电磁转矩Te和负载转矩Tl，通过加乘、积分环节，即可得转速信号ωr，求得的转速信号经过积分可得到转子位置信号θ.TeTl=J3．2速度控制模块速度控制模块采用PI算法，结构简单，单输入：参考转速和实际转速的差值，单输出：参考相电流某，实现该功能的数学表达式可写为幅值i0某i0=kpe(t)+ki∫e(t)dt（4）0t式中：kp为PI控制器中P（比例）的参数，ki为PI控制器中I（积分）的参数，e(t)为参考转速与实际某转速的差值，即e(t)=wr(t)wr(t).3．3电流控制模块电流控制模块的作用是实现电流APC和CCC方式的复合控制，模块输入为参考相电流幅值i0，位移角θ，转速ωr和SRM本体模块输出的三相相电流ia，ib，ic，输出为逆变器控制信号.当转速ωr大于基速ωb 时，采用APC方式，输出恒功率特性，通过调节开通角θon、关断角θoff，改变相电流峰值、有效值，以达到由转矩调节实现转速调节的目的.APC方式下，固定外加电压Ud，可按比例增大导通角θc=θoffθon，以补偿转矩的下降，实现恒功率输出特性.APC方式下的相电流波形如图2（a）所示.当转速ωr小于基速ωb时，采用CCC方式，输出恒转矩特性，通过电流的限幅控制Ud加在导通相绕组上的有效时间，实现了最大磁链和最大电流的限定.CCC方式下，固定θon、θoff，通过斩波控制外加电某压Ud，若电流超出参考相电流i0幅值上限，则功率开关器件关断，迫使电流下降；若超出参考相电流幅值下限，则功率开关器件导通，又使电流开始回升，因此相电流波形近似“理想平顶波”.CCC方式下的相电流波形如图2（b）所示.电流控制模块采用APC与CCC方式的复合控制，可保证在额定运行曲线下方，SRM可运行在任一希望的机械特性上，实现较宽范围的调速特性，使仿真特性更为准确，模型性能更为优越.L(θLLmini(θL(θL某Lmini(θonoffz(a)onoffz(b)（a）APC方式（b）CCC方式图2相电流波形开关磁阻,论文,DSP,控制4浙江万里学院学报2005年4月3．4转角选择模块转角选择模块实现由位移角信号θ进行电机运行状态选择的功能.SRM相电感L(θ)的变化周期正比D于转子极对数，因此6/4三相SRM相电感的变化周期τr=90.一周期内，转子位置信号与相选择信号的对应关系如表1所示，输出的相选择信号直接输入参数计算模块，进行各相电压方程运算参数和转矩的求取.表1转子位置信号与相选择信号对应关系表3．5参数计算模块位置信号0~π/6相选择信号100对应相a相010π/6~π/3b相参数计算模块利用相选择信号、角位移θ和各001π/3~π/2c相相电流ia，ib，ic，求取参与SRM本体模块中电压平衡方程运算的参量Lt,k，Mk与各相转矩Te,k（k=a,b,c）.SRM磁路的非线性、磁通的复杂分布及相间的非线性耦合等因素，使得SRM模型中Lt,k，Mk参数的求取、电磁转矩Te,k的解析计算极为复杂，为以最简洁的近似方法计算出这些参变量，本文采用磁化特性曲线分段线性化的方法，以分饱和段和非饱和段两部分线性特性来近似非线性磁化曲线.基于此准线性模型可推理求得Lt,k，Mk，Te,k的计算公式分别为(Ψadia)0ia≤iLuia≤iΨa0ia≤i，，（5）Lt,a=Ψa==T===Me,aa >0ii>>Lii0iiiaauaaKK2KΨi(d)iiib≤i（6）θθ+≤L()iiiii≤ΨbuΨbb，0b，bb=i2iTe,b==Lt,b=Mb=b=iibθKii>iLuib>ibbKib>iK2KπK(d)Ψicc(θ0+θ)ic≤iicic≤i（7）Ψcicic≤i，ΨcLu+==Ti3=Mc==iLt,c=2ie,cicθKii>iccLuic>iKic>i式中：Lu=Ψminima某为未饱和电感；K=(Ψma某ima某Lu)3．6电压逆变模块β，β为定子极弧；i为磁化曲线开始弯曲处对应的电流值；θ0为电感开始上升变化时对应的位移角.电压逆变模块实现的是逆变器功能，输入为电流控制模块给出逆变控制信号，可根据电机所处的运行阶段输出三相端电压.4SRM控制系统CME某S-函数设计方法Matlab6.5的Simulink环境中，在分析SRM数学模型的基础上，提出了利用CME某S-函数建立SRM图3SRM控制系统仿真建模组成框图SRM双闭环控制系统主要由6个功能模块组成，利用CME某S-函数的三类简化结构，编写程序实现模块功能.其中：①电机本体模块，描述SRM机理特性，具有连续采样时间和连续状态，采用7输入4开关磁阻,论文,DSP,控制第2期纪志成，薛花：基于Matlab的开关磁阻电机控制系统仿真建模新方法5输出的B结构；②速度控制模块，实现PI控制策略，具有离散状态，采样时间1m，采用2输出1输出的C结构；③电流控制模块，实现APC和CCC的复合控制，具有连续采样时间，无状态向量，采用4输入3输出的A结构；④转角选择模块，实现电机运行状态的选择功能，无状态向量，采样时间1m，采用1输入1输出的A结构；⑤参数计算模块，求取电压平衡方程中的运算参量，无状态向量，采样时间0.1m，采用6输出3输出的C结构；⑥电压逆变模块，描述逆变功能，具有连续采样时间，无状态向量，采用3输入3输出的A结构.结构A为CME某S-函数的最简架构，结构B、C是结构A的拓展.模块的输入、输出间为简单的直馈关系，无连续或离散状态向量时，可采用结构A编写CME某S-函数；当需实现一个连续系统时，首先在结构A的基础上，对结构B模板中的mdlInitilizeSize子函数做适当修改，包括对连续状态个数、状态初始值和采样时间的设置等，还需编写mdlDerivative子函数，对于多变量系统，系统结构向量返回的是所有连续状态的导数，最后在mdlOutput子函数中对系统输出方程做一修改；当需实现一个离散系统时，首先在结构A的基础上，对结构C模板中mdlInitilizeSize子函数的离散状态个数、状态初始值和采样时间等设置做适当修改，然后编写mdlUpdate和mdlOutput子函数，分别输入要表示的系统离散状态方程和输出方程.三类简化结构简单实用，有效实现了易编、易改、易理解的编程原则，确保了设计效率与质量.5仿真结果本文基于Matlab/Simulink建立了6/4三相SRM控制系统的仿真模型，并对该模型进行了双闭环控制方式的仿真实验.SRM参数为：电机相电压Ud＝300V，最大相电流I0ma某＝10A，相绕组电阻R＝1.5Ω，定、转子极弧β＝βr＝30°，饱和时的最大磁通Ψma某＝0.8Wb，最小磁通Ψmin＝0.16Wb，磁化曲线转折处对应电流值i＝2A，转动惯量J＝0.002kg·m2，额定转速ne＝500rad/，极对数np＝2.为了验证所设计的SRM控制系统仿真模型的静、动态性能，系统空载起动，进入稳态运行后，在t＝0.3时参考转速由500rad/突变为150rad/，在t＝0.5时突加负载转矩Tl＝8N·m，在t＝0.6时卸载至1N·m，同时参考转速由150rad/突变为700rad/，稳态t＝0.8时再突增负载转矩至3N·m，可得系统转速、转矩、a相电流、a相电压波形如图4～7所示.由仿真波形分析可得：在ne＝500rad/额定转速下，系统响应快速且平稳，相电流和相波形较为理想，参考电流的限幅作用十分有效；空载稳速运行时，参考转速由500rad/突降至150rad/，电机工作在CCC方式下，再突增为700rad/后，电机工作在APC方式下，突变过程中电机实际转速始终能迅速跟踪给定，超调小，无静差，说明系统反应快速，具有较高的控制精度；在t＝0.5，0.6，0.8时突变负载转矩，电机转速有小跳变，但能够快速回复至平稳运行状态，说明系统运行特性对参数扰动有较强的鲁棒性.仿真结果证明了这种新型的基于CME某S-函数SRM仿真建模方法的有效性.)/dar(wW/（rad·-1）t()图t/开关磁阻,论文,DSP,控制6浙江万里学院学报2005年4月Ua/V)V(aUia/A)A(ait/t()t()t/图6a相电流波形图7a相电压波形5结论本文在分析SRM数学模型的基础上，提出了一种基于CME某S-函数仿真建模的新方法.将该方法应用于Simulink环境下SRM控制系统模型的设计，采用经典的速度、电流双闭环控制方法对该建模方法进行了测试，仿真实验结果表明：波形符合理论分析，系统能平稳运行，具有较好的静、动态特性.采用简单明了的三类CME某S-函数简化结构，使得实现、验证控制算法十分便捷，改换或改进控制策略十分简易，只需对部分编程语句进行修改即可实现功能模块的更新或替换.特别的是，与m文件S函数建模和框图建模相比，结合了C语言优势的S-函数仿真速度最快，而且可实现对操作系统和硬件访问的特点，使得该方法为设计和调试实际SRM控制系统提供了有效的手段和工具.。
基于MATLABSIMULINK永磁同步电动机调速系统的建模与仿真
毕业设计题目名称基于MATLAB/SIMULINK永磁同步电动机调速系统的建模与仿真系别电气信息工程系专业/班级电气工程及其自动化07102班学生学号指导教师（职称）摘要在现代交流伺服系统中，矢量控制原理以及空间电压矢量脉宽调制（SVPWM）技术使得交流电机能够获得和直流电机相媲美的性能。
永磁同步电机（PMSM）是一个复杂耦合的非线性系统。
本文在Matlab/Simulink环境下，通过对PMSM本体、d/q坐标系向a/b/c坐标系转换等模块的建立与组合，构建了永磁同步电机控制系统仿真模型。
仿真结果证明了该系统模型的有效性。
关键词：Matlab/Simulink;永磁同步电机;电压空间矢量脉宽调制;仿真AbstractIn today’s AC s ervo system, the vector control theory and SVPWM technique make the AC motor can achieve the performance as good as DC motor when designing the AC servo system. PMSM is a nonlinear system with significant coupling. This novel method for modeling and simulink of PMSM system in Matlab is proposed. In Matlab /Simulink, the isolated blocks, such as PMSM block, coordinate transformation from d/q to a/b/c block, etc, have been modeled. The reasonability and validity have been testified by the simulate result.Key words:Matlab/Simulink; PMSM; SVPWM; simulation目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (III)第1章绪论............................................................. - 1 - 1.1选题背景及意义...................................................... - 1 - 1.2本课题的研究现状及前景.............................................. - 1 -1.2.1相关发展....................................................... - 2 -1.2.2永磁同步电动机的运行控制方法................................... - 3 -1.2.3永磁同步电动机在现代工业中的应用............................... - 4 -1.2.4 永磁同步电动机的应用前景..................................... - 6 - 第2章永磁同步电动机系统原理.......................................... - 8 - 2.1 永磁同步电动机的基本组成............................................ - 8 -2.1.1 电动机........................................................ - 8 -2.1.2 转子位置传感器................................................ - 9 -2.1.3 逆变器........................................................ - 9 - 2.2永磁同步电动机的工作原理........................................... - 10 -2.2.1电枢反应...................................................... - 11 - 2.3 永磁同步电动机的数学模型........................................... - 14 - 第3章正弦波永磁同步电动机的调速系统.................................. - 18 -3.1正弦波永磁同步电动机的调速原理..................................... - 18 - 3.2正弦波永磁同步电动机调速系统....................................... - 20 -3.2.1主回路的组成和控制............................................ - 20 -3.2.2控制回路及系统工作原理........................................ - 23 - 第4章正弦波永磁同步电动机调速系统的建模与仿真........................ - 24 - 参考文献............................................................... - 30 - 结束语................................................................. - 31 - 致谢................................................................. - 32 -第1章绪论1.1选题背景及意义众所周知，直流电动机有优良的控制性能，其机械特性和调速特性均为平行的直线，这是各类交流电动机所没有的特性。
基于MATLAB的无位置传感器开关磁阻电机系统的仿真研究
ｆ ｉｐ ｖ ｇ ｃｉ ｉａｏ ｖ ｅ． ， ＴＡ ６ ａｓ ｕ ｔｎ ｌ ｅ ｔｍ ｋ ｏ ｍ ｒ ｉ ｐ ｉ ｎ ｌ ｐ ｉ ｄＬｓ Ｍ Ｌ Ｂ ． ｓ ｌｉ ｔ ｉ ｓ ｏ ｅ ｒ ｏ ｎ ｒ ｓ ｓ ｒ ｄ ａ Ａ ｅ ｏ ｓ ｏ ｔ １ ｉ ａｏ ｏ ｓ ｍ ｏ ｕ ｄ ａ
ｒｓ ｒ ａｄ ｃｍ ｌ ｎｎｉ ａｔ ｏ ｃｎ ｏｉ ｓｓ ｍ ａ ｏ ｐ ｂｅ ｓ ｌｅｉ ｉ ｅｅ ｃ ｎ ｔｅ ｐｅ ｏｌ ｅｒｙ ｏｔ ｌ ｇ ｔ ， ｏ ｆ ｌ ｓ ｌ ｓ ｎ ａ ｈ ｈ ｏ ｘ ｎ ｉ ｆ ｒ ｌ ｙ ｅ ｎ ｌ ｔ ｒ ｍ ｔ ｘ ｔ ｏ ｉ ｆ ｔ ｒ ｅｒ ． ｅｅｒ ｏ ｃｎｒｌ ｇ ｔ ａｏｔ ｓ ｉｈｄ ｕｔ ｃ ｍ ｔ ｓｓ ｍ ｕ ｈ ｒ ａ ｈ Ｉ ｒｓ ｃ ｆ ｔ ｌｎ ｓｓｍ ｕ ｔ ｗｔ ｅ ｒｌ ａ ｅ ｏ ｙｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ｎ ａ ｈ ｏ ｏ ｉ ｙ ｅ ｂ ｈ ｓ ｅ ｃ ｅ ｃｎ ｏ ｒ ｅ
高速性能 、可靠性和 成本，所 以研究无位置传感器转子位置检测技术 （ 或间接位置检测技 术 ）是开关磁 阻电机 系统 （Ｒ ）系统研究的重要课题之 一。 ＳＤ 本文就 以上两个 问题进行 了深入研究 ，首先介绍了 Ｓ Ｒ电机及其控制系统的发展历程， 研 究无位置传感器 Ｓ Ｄ 的意义和总结 己有的无位置传 感器检测方法，并且通过分析 Ｓ 电 Ｒ Ｒ
对 Ｓ Ｄ系统的仿真设 Ｒ 计了操作简便、快 捷简单的用户界面。 关键词：开关磁阻电 （Ｒ ） 机 Ｓ Ｍ ，开关磁阻电 机系统 （Ｒ ） Ｓ Ｄ ，转子位置 估算， Ｒ 电 Ｓ 机
功率变换 器，仿真
基于 Ｍ Ｔ Ａ ＡＬ Ｂ的无位置传感器开关 磁阻ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 统的仿真研究 机系
ｒ ｅｒ ｆ ｔｅ ｏｅ Ｄ ｓ ｍ ｄ ｅ ｔ ｇ ａ ｃ ｒｔｓ ｄ ｔ ｐ ｓｉ ａｇ ｅ ａｃ ｏ ｈ ｗ ｌ Ｓ ｓ ｈ ｒ ｈ Ｒ ｓ ｔ ａ ｏ ｒ ｉ ｃ ｒ ｔ ｉｉ ａ ｒ ｏ ｏｉ ｎ ｌ ｙ ｅ ｎ ｐ ａｎ ｈ ａ ｅ ｓｃ ｎ ｏ ｒ ｔ ｏ ｎｅ
基于MATLAB的开关磁阻电机调速系统的建模与仿真
1.3当前的主要研究热点和发展方向
开关磁阻电动机调速系统同样也存在一些自身的不足和缺点，这主要表现在以下几个方面：
（1）系统采用的是磁阻式电动机，其能量转换密度低于电磁式电动机。
（2）开关磁阻电动机运行时转矩脉动较大，通常转矩脉动的典型值为±15%，由转矩脉动导致的噪声问题以及待定频率下的谐振问题也较为突出。
(4)起动转矩高，启动电流小
(5)可控参数多，调速性能好
(6)适用于频繁启动、停车以及正反转运行
(7)效率高，损耗小
开关磁阻电动机调速系统作为一种新型的调速系统，兼有直流传动和普通交流传动的优点，以向各种传统调速系统挑战的势头正在逐步应用在家用电器、一般工业、伺服与调速系统、牵引电动机、高速电动机、航天器械以及汽车辅助设备等领域，显示出强大的市场竞争力。
2.2开关磁阻电动机介绍
开关磁阻电机（SR电机）的基本结构及基本原理的提出可追溯到19世纪40年代，那时的电机研究人员已认识到利用顺序磁拉力使电机旋转是简单易行的，但由于电机的运行特性(效率、功率因数、利用系数等)很差，仅应用于少数小功率场所，因而一直没有引起人们的研究兴趣。直到20世纪60年代，大功率晶闸管投入使用，为开关磁阻电机的研究和发展奠定了重要的物质基础。
2.3.2国内研究
从1984年开始，我国许多单位先后开展了SR电机的研究工作，如北京纺织机电研究所、南京航空航天大学、东南大学、福州大学、华中理工大学、华南理工大学、河海大学、合肥工业大学、哈尔滨电工学院、南京调速电机厂、西安微电机研究所、上海电科所、上海中达一斯米克公司等，且开关磁阻电机调速系统的研究被列为中小型电机“七五科研规划项目”。在借鉴国外经验的基础上，我国SR电机调速系统的开发研究起点较高，目前各单位都集中于较优的三相和四相控制方案，至今国内已有十余家单位推出不同性能、不同用途的从1kw至55kw等多种规格的系列产品，应用于纺织、冶金、机械、运输等行业的数十种生产机械和交换器是SRD系统能量传输的关键部分，是影响系统性能价格比的主要因素，由蓄电池或交流电整流后得到的直流电提供电源，起控制绕组开通与关断的作用。由于SR电机绕组电流是单向的，使得功率变换器主电路不仅结构简单，而且相绕组与主开关器件是串联的，可以避免直通短路危险。但是合理选择和设计功率变换器是提高SRD的性能价格比的关键之一，功率变换器主电路形式的选取对SRM的设计也直接产生影响。SR电机的功率变换器主电路的结构形式与供电电压、电动机相数及主开关器件的种类有关。
基于Matlab_Simulink的伺服系统仿真
[收稿日期]2007208228 [作者简介]韩皓(19822),男,2004年大学毕业,硕士生,现主要从事自动控制与仿真方面的研究工作。
基于Matlab/Simulink 的伺服系统仿真 韩 皓,申祖武 (武汉理工大学机电学院,湖北武汉430070)[摘要]在Matlab/Simulink 环境下,设计和组合了交流同步伺服电机、dq 坐标系向abc 坐标系转换、三相电源逆变器、位置调节器、速度调节器和电流调节器各模块,并在此基础上构建了交流同步伺服系统的位置、速度和电流3闭环仿真模型。
仿真结果证明了该控制方法的有效性,为交流同步伺服系统的设计提供了理论依据。
[关键词]交流同步伺服电机;模块;仿真;闭环[中图分类号]TP39119[文献标识码]A [文章编号]167321409(2007)042N090203 随着近年来电力电子工业和计算机技术的迅速发展,交流伺服系统正广泛应用于工业生产的各个领域。
为了满足高性能传动的需要,必须对位置进行精确控制。
在设计伺服系统的过程中,使用Matlab/Simulink 可以对设计方案进行验证,大大减少系统的开发周期[1];郝军等在Simulink 环境下对异步电机矢量变频调速系统进行仿真[2],表明Simulink 可作为电机仿真中的一种方便、快捷、有效的工具;刘永飘等在Matlab/Simulink 下设计永磁交流伺服系统的仿真模型并进行了仿真研究[3],验证了该仿真模型的有效性;杨平等在Matlab/Simulink 环境下构建了永磁同步电机控制系统的速度和电流双闭环仿真模型,并进行了仿真研究[4]。
笔者论述了永磁同步电机伺服系统的设计,给出了电流、速度和位置等调节器的设计方法,根据坐标变换公式设计了坐标变换模块,根据脉宽调制(PWM )的原理以及要求设计了逆变器模块,提高了系统的控制性能。
1 交流电机的数学模型三相交流电动机是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
基于MATLAB_Simulink伺服系统的设计_分析与仿真
图 5 增益补偿伺服系统
图 8 系统斜坡响应仿真曲线
图 6 增益补偿阶跃响应仿真曲线
从模拟结果可以看出 , 要想取得快速反映效
果就必须提高增益 ,但这样会使调整时间增大 , 稳
定性变差 ,可见 ,在增益控制器中不能充分满足上
述条件 ,可以引入动态补偿器来改善系统的响应 。
2. 2. 2 相位前移补偿器
伺服系统又称追随控制系统 ,它是控制量快 速地追随目标值的反馈系统[4] 。由控制器 、驱动 器 、受控对象 、反馈测量装置等部分组成 。为了进 行伺服系统的性能分析和控制器设计 ,必须首先 依据设计对象建立系统的数学模型 。
3 收稿日期 :2007203226 ,修回日期 :2007205202 作者简介 :袁格侠 (19702) ,女 ,陕西扶风人 ,硕士 ,讲师 ,研究方向 :机械设计及理论. E2mail : Yuangexia2006 @126. com
1. 2 控制对象的建模
控制对象一般为机械系统 , 如对齿轮传动如
图 3 所示 ,主动轮由电动机驱动 ,从动轮通过轴带
动载荷转动 。假设电动机轴上的转矩为 T1 , 转角 为θ1 ,转动惯量为 J 1 。假设在从动轴上的负载转 矩为 T2 , 转角为θ2 , 转动惯量为 J 2 , 阻尼系数为
B2 ,刚度为 K2 。设主动轮和从动轮的齿数分别为
第3期
袁格侠 基于 MA TL AB/ Simulink 伺服系统的设计 、分析与仿真
231
1. 1 驱动系统的建模 伺服系统一般使用直流电机驱动 ,如图 1 所
示 ,其电压平衡方程和转矩平衡方程如下[4]
va
=
La
dia dt
+
Rai a
基于Simulink的开关磁阻电机调速系统仿真研究
摘要 ： 对 开关磁 阻 电机 的数 学模 型 与 运行 原 理
进 行 分析研 究 ， 提 出 了 一 种 基 于 电 流 控 制 的 开 关 磁
ｐｒ ｉ ｎ ｃ ｉ ｐｌ ｅ ａ ｎ ｄ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｍ ｅ ｔ ｈｏ ｄ．Ｔ ｈｅ ｓ ｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｒ ｅ — ｓ ｕ ｉ ｔ ｓ ｓ ｈ ｏｗ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｃ ａ ｎ ａ ｃ ｈｉ ｅ ｖｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｐｅ ｅ ｄ
ｍｏ ｄｕ ｌ ｅ ｉ ｎｔ ｒ ｏ ｄｕ ｃ ｅ ｓ ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ ｓ ｉ ｍｕｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏｄ ｅ ｌ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ
基于 Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ的开 关 磁 阻 电机调 速 系统 仿 真研 究
陈世军 ， 查长 礼 ， 王 陈 宁
（ 安庆 师 范学 院物 理与 电气工程 学院 ， 安徽 安庆 ２ ４ ６ ０ ５ ２ ）
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｆ Ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈ ｅ ｄ Ｒｅ ｌ ｕｃ ｔ ａ ｎｃ ｅ Ｍｏ ｔ ｏ ｒ Ｄｒ ｉ ｖ ｅ Ｓ ｙｓ ｔ ｅ ｍ Ｓｉ ｍｕ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ
关键 词 ： 开关磁 阻电机； 调 速系统 ； 电流控制 ；
Ｍａ ｔ ｌ ａ ｂ ／ Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ
中图分 类号 ： Ｔ Ｐ ２ ７ ６
文 献标 识码 ： Ａ 文章编 号 ： １ ０ ０ １—２ ２ ５ ７ （ ２ ０ １ ３ ） １ ２—０ ０ ２ ６—０ ３
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ： Ｂｙ ａ ｎａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｈｅ ｍａ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｍｏｄ — ｅ ｌ ａ ｎｄ ｔ ｈ ｅ ｏｐ ｅ ｒ ａ ｔ ｉ ｏｎ ｐ ｒ ｉ ｎｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕｃ — ｔ ａ ｎｃ ｅ ｍ ｏ ｔ ｏ ｒ ，ｔ ｈｉ ｓ ｐａ ｐ ｅ ｒ ｐｒ ｏ ｐ ｏｓ ｅ ｄ ａ ｃ ｏ ｎｔ ｒ ｏ ｌ ｏｆ ｓ ｗｉ ｔ ｃ ｈｅ ｄ ｒ ｅ ｌ ｕｃ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ｍｏ ｔ ｏ ｒ ｄｒ ｉ ｖ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ
基于Matlab／Simulink数控伺服系统的建模仿真
关 键 词 ： ｔ ｂ Ｓｍｕｉｋ；数 控 伺 服 系 统 ；永 磁 同 步 电 机 ；仿 真 Ｍａｌ ／ ｉ ｌ ａ ｎ 中 图 分 类 号 ：Ｐ ７ Ｔ ２３ 文 献标 识码 ： Ａ
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ ａ ｄ Ｍ ｏ ｅｉ ｇ ｏ Ｍ Ｓ ｓ ｄ ｏ ａ ｌ ｂ ｉ ｌｔ ｎ ｄ ｌ ｆＰ ｏ ｎ Ｍ Ｂａ ｅ ｎ Ｍ ｔ ａ
永 磁 同步 伺 服 电机 作 为 机 床 控 制 的 主要 执 行 部
件 ， 运 行 的 精 度 和 稳 定 性 直 接 决 定 系 统 总 体 的 性 其 能 。永 磁 同 步 电 机 完 成 的 是 电 能 向 机 械 能 的 转 换 ， 要 用 数 学 表 达 式 来 描 述 它 ， 包 括 两 部 分 ： 气 部 分 和 应 电 机械 部分 。 电气 部 分 ， 磁 同 步 电 机 的 定 子 与 感 应 电 动 机 相 永 同 ， 三 相 对 称 交 流 绕 组 ， 转 子 是 一 个 钕 铁 硼 永 磁 是 而
三 相 电 流 源 逆 变 器 等 功 能 模 块 建 立 与 组 合 ， 建 了永 磁 同 步 电 机 控 制 系统 的 速 度 和 电 流 双 闭 环 仿 真 模 构
型 。根 据 数 控 伺 服 系统 的 性 能 要 求 ， 行 参 数 选 择 及 仿 真 。 仿 真 结 果 证 明 了该 系 统 模 型 的 有 效 性 ， 数 进 为
Ａｂｓ ｒ ｃ ｔ ａ ｔ：Ｉ ｔ ｂ／ ｉ ｌ ｋ。 ｈ ｏｃ ｓ ｓ ｈ ａ ｎ Ｍ ａ ｌ Ｓｍｕｉ ａ ｎ ｔ ｅｂｌ ｋ ， ｕｃ ｓ ＰＭ Ｍ ｏ ｋ，ｃ ｏ ｄｎ ｔ ｒｎｓ ｏ ｍａ ｉｎ ｆ ｒ ｄ ｑ ｄ ｔ ／ ／ Ｓ ｂｌｃ ｏ ｒ ｉａ ｅ ｔａ ｆ ｒ ｔｏ ｏ ｍｅ ／ ｏ ａｂ Ｃ ｂｌｃ ｏ ｋ，ｔ ｒ ｅ ｐｈ ｅ ｃ ｒｅ ｔ ｓ ｕｒ ｅ ｉｖｅｅ ｎ ｒ ｌ ｒ ｂ ｏ ｋ，ｅｃ ａ ｅ ｎ ｄ ｌ ．Ｂｙ ｔ ｅ ｏｒ ａ ｃ ｃ ｍｂｉａ ｈ ｅ ａ ｕｒｎ ｏ ｃ ｓ ｎ ｔｒ ｃ ｔｏ ｌ ｌ ｃ ｏ ｅ ｔ ．ｈ ｖｅ ｂ ｅ ｍｏ ｅｅ ｄ ｈ ｇ ｎｉ ｏ ｎ － ｔｏ ｈ ｓ ｌ ｃ ｓ ｗｏ ｃ ｎｔｏ ｏｏ ｌ ｓ ．Ｔｈｅｐａ ａ ｔ ｓ ａ ｅｃ ｏ ｅ ｙ ｔ ｅ ｐｅ ｆ ｒ ｎｃ ｆｓ ｒ ｏ ｓ ‘ ｉｎ ｏｆｔ ｅ ｅ ｂ ｏ ｋ ，ｔ ｏ ｒ ｌｌ ｐｓａ ｅ ｕ ｅ ｄ ｒ ｍｅ ｅ ｈ ｓ ｂ ｈ ｒｏ ｍａ ｅ ｏ ｅ ｖ ｙｓ ｒ ｌ ｄ ｔ ｍ．Ｔｈ ｅ ｓ ｎ ｂｉｔ ａ ｄ ｖ ｌ ｉｙ ｈ ｖ ｅ ｅ ｔｆｅ ｙ ｓｍｕｌｔ ｅ ｕｌ ａ ｄ ｔ ｓ ｎｏ ｅ ｔ ｏ ｆ ｓ ａ ｎｅ ｅ ｅ ｒａ ｏ ａ ｌ ｙ ｉ ｎ ａｉ ｔ ａ ｅ ｂｅ ｎ ｔ ｓ ｉ ｄ ｂ ｉ ａ ｅ ｒ ｓ ｔ ｎ ｈｉ ｖ ｌｍｅ ｈ ｄ ｏｆｅ ｗ ｄ ｉ ｒ
基于Simulink的三相开关磁阻电机调速系统仿真研究
DOI:10.15934/ki.micromotors.2015.06.019
Threephase Switched Ｒeluctance Motor Drive System Based on Simulink
SUN Xincen，ZHANG Guangming，HUANG Feng，MEI Lei，WANG Deming （ Department of Automation and Electrical Engineering，Nanjing Tech University，Nanjing 211816 ，China） Abstract： Considered the characteristics of switched reluctance motors，the mathematical model of motors was established． The theory of motor working and the relationship among phase current，flux and position angle was analyzed． In the Matlab / Simulink，the model of switched reluctance motor drive system was built． And the influence that voltage and breaking angle affect the motor speed，torque，current was analyzed． The system of current and speed double loop was established based on the simulation analysis，and comparing with current chopper speed control system． Simulation results show the current and speed double loop system has advantages，such as rapid start，small ripple and stability，which is more suitable for controlling the speed of the switched reluctance motor． Key words： switched reluctance motor； double closed loop control； current chopping control
基于Matlab的开关磁阻电机伺服系统建模仿真
基于Matlab的开关磁阻电机伺服系统建模仿真
嵇丽丽;陈昊;朱艺锋
【期刊名称】《电机与控制应用》
【年(卷),期】2005(032)001
【摘要】本文在Matlab/simulink环境下,构建了开关磁阻电机定位的转矩控制模型,并建立了在任意给定位置角度下开关磁阻电机伺服系统的仿真模型.对位置和速度的仿真波形与从上位机采下的实验波形进行比较分析,结果表明模型较为准确、简便、实用,仿真结果能如实地反映系统的工作状况,证明此模型可以为开关磁阻电机伺服系统的调试提供依据.
【总页数】5页(P15-19)
【作者】嵇丽丽;陈昊;朱艺锋
【作者单位】中国矿业大学,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TM352
【相关文献】
1.基于Matlab/Simulink数控伺服系统的建模仿真 [J], 王小东;王大承
2.基于MATLAB的开关磁阻电机非线性建模仿真 [J], 孙晓明;赵德安;李瑶;单正娅
3.基于转子磁场定向控制的PMSM伺服系统建模仿真 [J], 杨永亮;马瑞卿;皇甫宜耿
4.基于MATLAB的快速暂态过电压建模仿真 [J], 谷红霞;曾丽萍;周莹
5.基于Matlab/Simulink的质子交换膜燃料电池建模仿真 [J], 孙桂芝;宋振泉因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
基于MATLAB／Si mulink的开关磁阻电机控制策略仿真
基于MATLAB／Si mulink的开关磁阻电机控制策略仿真孟耀辉;高岩【期刊名称】《电气自动化》【年(卷),期】2014(36)2【摘要】根据开关磁阻电机的自身特性，制定了外环速度模糊PI、内环电流PI、变角度控制的双闭环控制策略。
策略的每一个控制环节都是根据开关磁阻电机的特性而选取的：PI控制能够提高开关磁阻电机控制系统的稳定性；能够提高开关磁阻电机控制系统的精确性；变角度能够提高开关磁阻电机控制系统的响应速度。
在MATLAB/Simulink的环境下，通过开关磁阻电机控制系统能够很好地实现对开关磁阻电机的控制。
%According to the characteristics of switch reluctance motors,the author formulates the double closed loop control strategy based on fuzzy PI of the outer ring speed,current PI of the inner ring and control through variable angle.Each control link of the control strategy is chosen according to the characteristics of switch reluctance motors.PI control can improve the stability of the switch reluctance motor control system.Fuzzy control can improve the accuracy,and variable angle can improve its response speed.In the MATLAB/Simulink environment,this control strategy can realize a good control over the switch reluctance motors through this control system.【总页数】5页(P4-7,22)【作者】孟耀辉;高岩【作者单位】济南大学信息科学与工程学院，山东济南250022;哈尔滨汽轮机厂有限责任公司，黑龙江哈尔滨 150046【正文语种】中文【中图分类】TM352【相关文献】1.基于Matlab/Simulink的开关磁阻电机调速系统的仿真研究 [J], 闰广涛;段承先;马春燕2.基于Matlab/Simulink和Ansoft/Rmxprt的开关磁阻电机系统控制仿真研究[J], 赵影;刘娅如3.基于MATLAB/SIMULINK的开关磁阻电机起动性能的数字仿真 [J], 刘强;全力;苏宝平;张磊;仲文才4.基于MATLAB/SIMULINK的开关磁阻电机的动态仿真模型 [J], 陈东锁;熊光煜5.基于AMESim-MATLAB联合仿真的液压盾构刀盘控制策略与特性研究 [J], 郝用兴; 刘倩; 郭文娟; 刘玉洋; 郑淑娟因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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微电机 ２０ ０７年
第４ 卷 ｏ
第 ４期 （ 总第 １ ６ ） ０期
角 ，即一相 电感 的 变 化 周 期 为 ４ 。 ５ 。本 文 设 定
转矩分 配函数 表达式 的求取过程 ：由转矩分 配函数曲线可 以看出 ，在 ～ 之 间，转矩分配
（） ０ 的曲线形状如图 ２ 所示 。
函数值应为 ｌ ；在 ～ 之间 ，第一相转矩分配函
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基于 Ｍ ｔ ｂＳ ｕ ｎ ａ ａ．ｉ ｌ ｋ的开关磁阻 电动机伺服系统仿真研究 ｌ ｍ ｉ
居海清
戴义保
中图分类号 ：Ｔ ５ Ｍ３ ２
文献标识码 ：Ａ
文章编号 ：１０ －８ ８ ２ ０ ）４ ３２ － ０ １ ４ （０ ７ ０ ４０５０ ６ ３
Ｓ ｍ ｕ ａ ｉ ｎ Ｓｔ ｄｙ ｏ ＲＳＤ ｓ ｄ ｎ ａ ｌ ｂ－ｉ ｕ ｉ ｋ ｉ ｌ ｔｏｎ ａ ｄ ｕ ｆ Ｓ Ｂａ ｅ ｏ Ｍ ｔａ ｓ ｌ ｎ ｍ
Ｊ ｉｑｎ ， ＤＡＩＹ －ａ Ｕ Ｈａ－ ｉｇ ｉｂ ｏ
（ ｏ ｔ ａｔ ｎｖｒ ｔ，Ｎ ｎ ｎ １０ ６ ｈｎ ） Ｓ ｕ ｅ ｓ Ｕ ｉ ｓｙ ａｊ ｇ２ ０ ９ ，Ｃ ｉ ｈ ｅｉ ｉ ａ
ｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｕ ｃｉ ｎ ｗａ ｉ ｌ ｎ ｆｅ ｔｖ ． ｔ ｉ ｏ ｆｒ ｄ ｔ ｅｍｏ ｅ ｒ ｐ ｓ ｄ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒｃ ｎ ｐ ｏ ａｅ ｈ ｔｔ ｅ ｆ ｎ ｔ ｓｓｍｐ ｅ ａ ｄ ｅｆｃ ｉｅ ｈ ｓｃ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｌｐ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ａ ｒ － ｏ ｉ ｖｄ ｅｅ ｎ ｅ ｏ ｈ ｅ ｔｏ ＲＳＤ． ｉｅ ｒ ｆｒ ｃ ｓ ｆｒｔ ｅ ｔ ｓ ｆＳ ｅ
ｓｒｏｄ ｖ ｙｔｍ （ Ｒ Ｄ）ｗ ｓａ ｏｅｔｂｉ ｅ ｅＭａ ａ －ｉ ｌ ｋｅ ｖ ｏ ｍ ｎ．Ｔ ｅｒｓｌ ｄ－ ｅｖ ｒ ｅｓｓ ｉ ｅ ＳＳ ａ ｌ ｓ ｌ ｈｄｉ ｔ ｔ ｓ ｉ ｎ ｉ ｎ ｅｔ ｈ ｕｔ ｉ ｉ ｓ ａ ｓ ｎｈ ｌ ｍｕ ｎ ｂ ｒ ｅ ｓｎ
２ 转 矩 分 配 函数
转矩分配函数用于对各相转矩进行分配，以保 证各相瞬时转矩之和为一恒定值。该恒定值是依据 伺服系统性能及负载要求而确定的转矩给定值 。 定义第 ｋ 相转矩分配函数为 （ ） ０ ；ｋ＝ ，２ １ ，
３
式中， 为转子 ０ 滔角 ， 为醢始 色 ｉ为枢 电流。 ， 龃 磁 共能 的变 化 取 决 于 转子 位 置 角 和 绕 组 电流 的 瞬 时值 。在对 ｓ Ｒ电机性能作定性分析时 ，若忽略磁 路 的非线 性 ，一相 转矩 瞬时表 达式 可简 化为 ：
基于 Ｍ ｔｂＳ ｕｎ ａａ．ｍ ｌｋ的开关磁阻电动机伺服系统仿真研究 ｌ ｉ ｉ
居 海清 ，戴义保
（ பைடு நூலகம்南大学 ，南京 ２ ０ ９ ） １０ ６
摘 要：针对开关磁 阻电动机 （ Ｒ Ｓ Ｍ）转矩脉 动的缺点 ，推 导了电机的转矩分配 函数 ，并用所 构建 的转矩分 配函数在 Ｍ ｔｂＳ ｕ ｎ ａ ａ． ｍ ｌ ｋ环境下对 １台三相 １／ ｌ ｉ ｉ ２ ８结构的开关磁 阻电机伺服 系统 （Ｒ Ｄ Ｓ Ｓ ）进行建模仿真。仿真结果表 明该方法简单，抑制转矩脉动效果 较为理想。该仿真模型 可以为开关磁阻电机伺服系统的进一步分析和研究提供参考。 关键词：开关磁 阻电动机 ；伺服系统；转矩脉动 ；仿真
ＫＥＹ ＯＲＤＳ： Ｓ Ｗ ＲＭ ； Ｓ ｒ ｏ ｄ ｖ ｙ ｔｍ ；Ｔ ｒ ｕ － ｐ ｌ ； Ｓ ｍｕａ ｉｎ ｅ ｖ ｒ ｅ ｓ ｓｅ ｉ ｏｑ ｅ ｒ ｐｅ ｉ ｉ ｌｔ ｏ
１ 数 学 模 型
图１ 给出了开关磁阻电动机伺服系统基本组成。
，
＝
吉Ｏ －Ｕ Ｌ ，
（ ２ ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ： Ａ ｏｑ ｐ ｅ ｆｓ ｔｈ ｄ ｒ ｌ ｔｎｃ ｔｒ， ａ ｔｒ ｕ －ｈ ｒｎ ｕ ｃ ｉｎ ｗａ ｏ ｓｒ ｃ ｅ ｔｒ ｕｅ ｒ ｐｌｓ ｏ ｗｉ ｅ ｅｕｃａ ｅ ｍｏ ｏ ｉ ｃ ｏ ｅ ｓ ａ ｇ ｆ ｎ ｔ ｓｃ ｎ ｔｕ ｔｄ ｑ ｉ ｏ ｉ ｈ ｓｐ ｐ ｒ Ｗ ｉ ｈ ｕｎ ｔｏ ｎ ｔ ｉ ａ ｅ ． ｔ ｔ ｅ ｆ ｃｉｎ， ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｍｏ ｅ ｆａ ｔ ｒ ｅ ｐｈ ｓ ２ ｓ ｔ ｈ ｄ ｒ ｌｃ ａ ｃ ｔ ｒ ｈ ｈ ｉ ｌ ｔ ｄ ｌｏ ｈ ｅ － ａ ｅ １ ／Ｓ ｗｉ ｅ ｅｕ ｔｎ ｅ ｍｏｏ ｏ ｃ
数与第三相转矩分 配函数值之 和在任意位置都为 ｌ ；在 ～ 之间 ，第一相转矩分配函数与第二相 转矩分配函数之和在任意位置都 为 ｌ ；其他情况下
收 稿 日期 ：２ ｏ ０７ ｌ ｏ ６． 一 １
３ ，且 满足 ：
（ ）＝１ ０ 。分 配 函数 （ ） 以有 ０可
修改 日期 ：２ ｏ １ ２ ｏ ６—０＿ Ｏ
多 种形 式 ，对三 相 １／ ２ ８极 的 Ｓ Ｍ 而 言 ，转子 极距 Ｒ
一
２ — ５
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开关磁阻伺服 电动机必须产生足够的电磁转矩 以克服负载转矩 、机械摩擦转矩和负载加速 时所需要的加速转矩。若将它们的关系用运动方程 来 表示 ，则有在 电磁转矩 和负 载转矩 作用 下 ， 根据 力学定律可写 出转子机械运 动方程 ：
＝
． 砒＋ ， 警＋
：
（ ３ ）
（） ４
图 １ 开关磁阻电动机伺服系统基本组成
｛ｔ Ｉ
磁路饱 和非 线 性 是 Ｓ Ｍ 的 一个 重 要 特征 ，因 Ｒ
此 电磁 转矩 必须 根据磁 储能 或磁 共能来 计算 ：
＝
…
式 中 ， 为 转 子角 速度 。电磁 转 矩 是 开关 磁 阻
电机各相瞬时转矩的合成 。
㈩