控制系统仿真第6章 电力电子及电机拖动系统的simscape仿真
matlab的simulink仿真建模举例 -回复
matlab的simulink仿真建模举例-回复Matlab的Simulink仿真建模举例Simulink是Matlab附带的一款强大的仿真建模工具，它能够帮助工程师们通过可视化的方式建立和调试动态系统模型。
Simulink通过简化传统的数学模型建立过程，使得工程师们能够更加直观地理解和分析复杂的系统。
在本文中，我们将介绍一个关于电机控制系统的Simulink仿真建模的例子。
一、了解电机控制系统在开始建模之前，我们首先需要了解电机控制系统的基本原理。
电机控制系统通常包括输入、电机和输出三个主要部分。
输入通常是来自于传感器或用户的命令信号，例如转速、位置或力矩。
电机是通过接受输入信号并根据特定的控制算法生成输出信号。
输出信号通常是电机的转速、位置或功率等。
控制算法通常采用比例-积分-微分（PID）控制或者其他控制算法。
二、建立Simulink模型1. 创建新的Simulink模型在Matlab主界面中，选择Simulink选项卡下的“New Model”创建一个新的Simulink模型。
2. 添加输入信号在Simulink模型中，我们首先需要添加输入信号模块。
在Simulink库浏览器中选择“Sources”类别，在右侧面板中找到“Step”模块，并将其拖放到模型中。
3. 添加电机模型接下来，我们需要将电机模型添加到Simulink模型中。
Simulink库浏览器中选择“Simscape”类别，在右侧面板中找到“Simscape Electrical”子类别，然后找到“Simscape模型”模块，并将其拖放到模型中。
4. 连接输入信号和电机模型将输入信号模块的输出端口与电机模型的输入端口相连，以建立输入信号与电机模型之间的连接。
5. 添加输出信号模块在Simulink模型中，我们还需要添加输出信号模块。
在Simulink库浏览器中选择“Sinks”类别，在右侧面板中找到“Scope”模块，并将其拖放到模型中。
控制系统仿真_薛定宇第六章_非线性控制系统的仿真方法
10/139
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
11/139
6.5 子系统与模块封装技术
前面介绍了简单系统的建模、仿真方法 大型系统怎么处理？ 本节主要内容
如何把大型的系统分解成各个子系统 如何封装可重用子系统
例6-16 PID控制器模块（新版本有现成模块）
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
3/139
6.1.2 Simulink的常用模块简介
启动Simulink
命令行式 双击图标
MATLAB 7.*和8.*图标略有不同：
相关模块简介
输入模块组 输出模块组 其他相关模块：连续、离散、非线性等 专业模块：Simscape、SimMechanics等
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
4/139
6.2 Simulink的建模与仿真
建模步骤
打开模块库 打开空白窗口 将所需模块复制到模型窗口内 修改参数 连线
仿真步骤
仿真参数 启动仿真
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
5/139
国家级精品课程
控制系统仿真与CAD
第六章 非线性系统的仿真方法
东北大学信息学院 薛定宇
控制系统仿真与CAD 国家级精品课程
2014-12-31
1/139
非线性系统的仿真方法
前面各章涉及的都是线性系统，非线性系 统怎么办？ 可以引入Simulink对系统建模、分析 本章主要内容
电力电子系统的PSIM MATLAB联合仿真方法
电力电子系统的PSIM+MATLAB联合仿真方法李洁，王伟，李晓妮，钟彦儒西安理工大学，陕西西安金花南路5号 710048电子邮箱：lijie@JOINT SIMULATION METHOD OF PSIM+MATLABFOR POWER ELECTRONIC SYSTEMSLI Jie, WANG Wei, LI Xiao-ni, ZHONG Yan-ruXi’an University of Technology, 710048ABSTRACT: A new idea of joint simulation with PSIM and MATLAB is proposed in order to meet the requirements of those power electronic systems that need more elaborate modeling both in system level and in circuit-level. The proposed joint simulation method is illustrated by the example of analysis of the deadtime effect in voltage source inverters. It is shown that the method can make PSIM and MATLAB give full play to their strengths, simplify the process of the establishment of the simulation models, extend the application occasions to maximum extent, and greatly accelerate the simulation speed.KEY WORDS: simulation；PSIM； MATLAB； power electronics systems摘要：针对一些要求仿真建模细致程度同时兼顾系统层面及线路层面的电力电子系统仿真需求，提出了用PSIM+MATLAB联合建立仿真模型的新思路。
控制系统仿真matlab第六章习题答案
控制系统仿真第六章课后题作业6.1在图6.1中，已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为)1001.0)(11.0()(++=s s s K s G 试编写matlab 程序，设计系统的超前矫正器Gc(s),要求：1）在斜坡信号r （t)=2t 作用下，系统的稳态误差ess<=0.002;2)校正后系统的相位裕度Pm 范围为：45~55；3）绘制系统校正后的bode 图和阶跃响应曲线。
程序：>> s=tf('s');>> G=1000/(s*(0.1*s+1)*(0.001*s+1));>> margin(G) % 绘制校正前的bode 图>> figure(2)>> sys=feedback(G,1);>> step(sys) %绘制校正前的单位阶跃响应曲线>> [Gm,Pm]=margin(G); %该句值计算bode图的增益裕量Gm和相位裕量Pm >> [mag,phase,w]=bode(G); %该句只计算bode图上多个频率点w对应的幅值和相位>> QWPm=50; %取矫正后的相位为50>> FIm=QWPm-Pm+5;>> FIm=FIm*pi/180;>> alfa=(1-sin(FIm))/(1+sin(FIm));>> adb=20*log10(mag);>> am=10*log10(alfa);>> wc=spline(adb,w,am);>> T=1/(wc*sqrt(alfa));>> alfat=alfa*T;>> Gc=tf([T 1],[alfat 1]) %校正器的传递函数Transfer function:0.01794 s + 1-------------0.00179 s + 1>> figure(3)>> margin(Gc*G) % 系统矫正后的bode图>> figure(4)>> step(feedback(Gc*G,1)) % 校正后的单位阶跃响应曲线作业6.2在图6.1中，已知单位负反馈系统被控对象的传递函数为)102.0)(11.0()(++=s s s K s G 试编写matlab 程序，设计系统的滞后校正器Gc （s ）,要求：1) 在斜坡信号r(t)=t 作用下，系统的稳态误差ess 01.0≤；2) 校正后系统的相位裕度Pm 范围为：40~50；3) 绘制系统矫正前后的bode 图和阶跃响应曲线。
控制系统仿真第6章 电力电子及电机拖动系统的simscape仿真
由PWM逆变器供电的交流电机系统的仿真模型如图 所示。
该仿真模型由直流电源、通用桥式电路、PWM发生 器模块、交流异步电动机等组成，其中通用桥式模块 构成三相逆变器的主电路，PWM发生器模块为逆变 器的控制电路。
主要模块及参数：
直流电源使用Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology → Electrical Sources→ DC Voltage Source模块，输出电压 700V。
PowerGUI （ Power Graphical User Interface）模块是用于分析电力系统的 图形用户界面，也是使用 SimPowerSystems进行电力系统仿真的 必需模块。
该对话框分为上下两部分：上部分为仿 真参数设置对话框，下部分为powergui 提供的一系列分析工具。
“Steady-State Voltage and Currents”： 显示模型中稳态电压和电流 “Initial State Settings”：显示和修改初 始状态 “Load Flow” “Machine Initialization”： 用于执行潮流和电机初始化
随着现代电力电子技术的发展，脉宽调制PWM技 术已广泛应用到变频调速系统中，成为设计现代 变频器产品的主要方法。本节主要介绍PWM变频 器-交流异步电动机系统的建模和仿真。
脉宽调制PWM技术利用全控型电力电子器件的导 通和关断，把直流电压变成一定形状的电压脉冲 序列，实现变压、变频控制，并且能够抑制逆变 器输出电压或电流中的谐波分量，降低或消除变 频调速时电动机的转矩脉动，扩大调速范围。
6.1 单相不可控整流电路的Simscape仿真
6.1.1 单相不可控整流电路，又称为整流器，能够
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告实验一单闭环转速反馈控制直流调速系统一．【实验目的】1. 加深对比例积分控制的无静差直流调速系统的理解；2. 研究反馈控制环节对系统的影响和作用 .二．【实验步骤和内容】1. 仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。
2. 仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置 .转速负反馈闭环调速系统 :直流电动机：额定电压U N=220V，额定电流I dN =55A，额定转速n N=1000r/min电动机电动势系数C e=0.192V.min/r, 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s=44，滞后时间常数T s =0.00167s，电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数T1 =0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s，转速反馈系数α=0.01V.min/r对应额定转速时的给定电压U n∗ =10V 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图 5-1 所示。
图 5-1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图图 5-2 开环比例控制直流调速系统仿真模型图图 5-3 开环空载启动转速曲线图图 5-4 开环空载启动电流曲线图图 5-5 闭环比例控制直流调速系统仿真模型图在比例控制直流调速系统中，分别设置闭环系统开环放大系数 k=0.56 , 2.5, 30 ，观察转速曲线图，随着 K 值的增加，稳态速降减小，但当 K 值大于临界值时，系统将发生震荡并失去稳定，所以 K 值的设定要小于临界值。
当电机空载启动稳定运行后，加负载时转速下降到另一状态下运行，电流上升也随之上升。
图 5-6 k=0.56 转速曲线图图 5-7 k=0.56 电流曲线图图 5-8 k= 2.5 转速曲线图图 5-9 k= 30 转速曲线图图 5-10 闭环比例积分控制直流调速系统仿真模型图图 5-11 PI 控制转速 n 曲线图图 5-12 PI 控制电流曲线图在闭环比例积分（ PI ）控制下，可以实现对系统无静差调节，即, 提高了系统的稳定性。
控制系统Simulink仿真PPT课件(MATLAB学习资料)
积分环节的幅值与 成反比，相角恒为-
时，幅相特性从虚轴
处出发，
沿负虚轴逐渐趋于坐标原点，程序如下：
g=tf([0,1],[1,0]); nichols(g); grid on
运行程序输出如图6-14曲线②所示。
。当
在Simulink中积分环节的使用如如图6-15所示。 运行仿真输出图形如图6-10所示。
• 频域法是基于频率特性或频率响应对系统进行分析和设计的一种图解 方法，故又称为频率响应法，频率法的优点较多，具体如下：
• 首先，只要求出系统的开环频率特性，就可以判断闭环系统是否稳定。 • 其次，由系统的频率特性所确定的频域指标与系统的时域指标之间存
在着一定的对应关系，而系统的频率特性又很容易和它的结构、参数 联系起来。因而可以根据频率特性曲线的形状去选择系统的结构和参 数，使之满足时域指标的要求。 • 此外，频率特性不但可由微分方程或传递函数求得，而且还可以用实 验方法求得。这对于某些难以用机理分析方法建立微分方程或传递函 数的元件(或系统)来说，具有重要的意义。因此，频率法得到了广泛 的应用，它也是经典控制理论中的重点内容。
• 2）由于对数可将乘除运算变成加减运算。当绘制由多个环节串联而成的系统的对数坐标图 时，只要将各环节对数坐标图的纵坐标相加、减即可，从而简化了画图的过程。
• 3）在对数坐标图上，所有典型环节的对数幅频特性乃至系统的对数幅频特性均可用分段直 线近似表示。这种近似具有相当的精确度。若对分段直线进行修正，即可得到精确的特性曲 线。
其频率特性为：
一阶复合微分环节幅相特性的实部为常数1，虚部与 成正比，如图5-26曲线①所示。 不稳定一阶复合微分环节的传递函数为：
其频率特性为：
一阶复合微分环节的奈奎斯特曲线图编 程如下： clc,clear,close all g=tf([1,1],[0 1]);
matlab电力电子 自动控制 电力系统仿真
Matlab作业09电气2班陈雅淇200930530207 (1)电力电子交流调压器的matlab仿真：相控式单相交流调压原理通过某种装置对交流电压的有效值进行调整叫做交流调压。
交流调压的方式一般分为三种：相控式、斩波式、通断式。
第一种的电路一般由晶闸管构成，通过改变控制角实现调压。
第二种又叫交流斩波器，一般要用全控型器件来实现。
第三种也叫功率控制器，主电路也相控电路相似，但控制规则不同。
单相相控交流调压电路如图1-1所示。
两个晶闸管反并联与负载串联，通过改变控制角来调节晶闸管的导通时间，进而起到调节负载电压有效值的作用。
与晶闸管相控整流电路类似，负载性质会对电路的工作情况有较大的影响。
图1-1相控作用使电流发生滞后，并且波形也发生畸变，所以即使纯电阻负载功率因数也不1。
而且控制角越大，功率因数越低，这是相控电路普遍存在的一个缺点。
图1-2 单相调压电路电阻负载波形图1-3 带感性负载的交流调压电路图1-4 感性负载的电压和电流波形仿真如下：图 1-5 单相交流调压仿真图图1-8 输入脉冲信号设置仿真参数，仿真时间设置0.04ｓ，仿真算法ode15s；启动仿真，结果如图1-9和图1-10。
图1-9 α＝90°电流电压波形图1-10 α＝10°电流电压波形（2）电力系统matlab仿真为了保证问题研究具有普遍性，我们选择了典型的电力系统——单机一无穷大系统如图1所示．vi 是机端电压、xi是变压器的电抗、x 1 和x 2 是线路电抗、Vs是无穷大电源电压．直接利用PSB中的以下模块来组成我们要研究的传统励磁控制系统。
仿真之前必须合理的设置算法和精度．算法和精度选择的不适合，将使仿真结果偏离理论与实际，出现仿真图象不连续或者发散的情况，很可能令仿真难以进行，甚至被系统自动中断．MATLAB针对不同的系统提供给用户两大仿真算法——定步长和变步长，可以通过Simulation中的Solver 进行设置．定步长求解器使用固定的步长对系统进行求解，有Discrete，ode5，ode4，ode3，ode2，ode1；变步长求解器则能够根据用户指定的积分误差自动调整仿真步长，有Discrete，ode45，ode23，ode13，ode15 s，ode23 s，ode23 t，ode23 tb．仿真算法的选择很重要，算法的合理与否将影响到仿真的结果和仿真速度．MATLAB 针对刚性系统（系统的特征值相差很大，既有快变特性又有慢变特性的系统）提供了ode15 s，ode23 s，ode23 t与ode23 tb 等算法．电力系统模型由于含有发电机这类刚性系统应采用ode15 s，ode15 s是刚性系统的变阶次多步解法，因此仿真结果较准确．MATLAB 使用户方便地控制仿真精度，用户可以对积分绝对误差和相对误差进行合理的设置．减小积分误差限可提高系统仿真结果的精度，但系统仿真速度将变慢；使用较大的积分误差限或者定步长求解器可以加快系统的仿真速度，但会使仿真结果的精度降低．具体应用时应综合考虑系统仿真精度与仿真效率，来决定仿真模型的Relative tolerance 和Absolute tolerance: 的选项．综上，将求解器设置（Solver options）如下：Type: Varible step. Ode15 (s) (stiff/NDF) Max step size: auto Relative tolerance：1e-2Min step size: auto Absolute tolerance：1e-16Initial step size: auto Maximum order 5小扰动试验t= 5 s时在系统的励磁调节器机端电压参考输入端（vref）加上阶跃扰动（5％），进行小扰动试验，记录下该扰动下电功率Pe的时域响应如图3所示短路试验在t = 5.1 s时系统出现三相短路故障，在=5.2 s排除故障将线路重新闭合，得到系统电功率短路故障的时域响应如图4 所示．（3）自动控制matlab仿真三阶系统单位反馈传递函数F（s）=3（s^2+4s+3）/（2s^3+s^2+4s+2）Matlab参数如下：num=3*[1 4 3];den=[2 1 4 2];sys=tf(num,den);p=roots(den)t=0:0.01:3;figure(1)impulse(sys,t);gridxlabel('t');ylabel('c(t)');title('impulse response'); figure(2)step(sys,t);gridxlabel('t');ylabel('c(t)');title('step response'); figure(3)u=t;lsim(sys,u,t,0);gridxlabel('t');ylabel('c(t)');title('ramp response');单位脉冲响应单位阶跃响应单位斜坡响应。
电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告
电力拖动自动控制系统---Matlab仿真实验报告实验一二极管单相整流电路一．【实验目的】1．通过对二极管单相整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．通过实验进一步加深理解二极管单向导通的特性。
图1-1二极管单相整流电路仿真模型图二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立1打开模型编辑窗口；2复制相关模块；3修改模块参数；4模块连接；2.仿真模型的运行1仿真过程的启动；2仿真参数的设置；3.观察整流输出电压、电流波形并作比较，如图1-2、1-3、1-4所示。
三．【实验总结】由于负载为纯阻性，故输出电压与电流同相位，即波形相同，但幅值不等，如图1-4所示。
图1-2整流电压输出波形图图1-3整流电流输出波形图图1-4整形电压、电流输出波形图实验二三相桥式半控整流电路一．【实验目的】1．通过对三相桥式半控整流电路的仿真，掌握由电路原理图转换成仿真电路的基本知识；2．研究三相桥式半控整流电路整流的工作原理和全过程。
二．【实验步骤和内容】1.仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。
2.仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置。
相应的参数设置：（1）交流电压源参数U=100V，f=25Hz，三相电源相位依次延迟120°。
（2）晶闸管参数Rn=0.001Ω，Lon=0.0001H，Vf=0V，Rs=50Ω，Cs=250e-6F。
（3）负载参数R=10Ω，L=0H，C=inf。
（4）脉冲发生器的振幅为5V，周期为0.04s（即频率为25Hz），脉冲宽度为2。
图2-1三相桥式半控整流电路仿真模型图当α=0°时，设为0.0033s，0.0166s，0.0299s。
图2-2α=0°整流输出电压等波形图当α=60°时，触发信号初相位依次设为0.01s，0.0233s，0.0366s。
图2-3α=60°整流输出电压等波形图三.【实验总结】三相可控整流电路中，最基本的是三相半波可控整流电路，应用最为广泛的是三相桥式全控整流电路、双反星形可控整流电路以及十二脉波可控整流电路等，均可在三相半波的基础上进行分析。
电力电子的matlab仿真实验指导书(改)【精选文档】
“电力电子”仿真实验指导书MATLAB仿真实验主要是在simulink环境下的进行的。
Simulink是运行在MATLAB环境下,用于建模、仿真和分析动态系统的软件包。
它支持连续、离散及两者混合的线性和非线性系统。
由于它具有直观、方便、灵活的特点,已经在学术界、工业界的建模及动态系统仿真领域中得到广泛的应用。
Simulink提供的图形用户界面可使用鼠标的拖放操作来创建模型。
Simulink本身包含sources、sinks、Discrete、math、Nonlinear和continuous 等模块库。
实验主要使用Sinks、Sources、Signals & System和Power System Blockset这四个模块库中的一些模块搭建电力电子课程中的典型电路进行仿真。
在搭建成功的电路中使用scope显示模块显示仿真的波形、验证电路原理分析结果。
这些典型电路包括:1)单相半波可控整流电路(阻性负载和阻感负载）2）单相全控桥式整流电路(阻性负载和阻感负载）3)三相全控桥式整流电路（双窄脉冲阻性负载和双窄脉冲阻感负载）4)降压斩波电路、升压斩波电路5）三相半波逆变电路、三相全波逆变电路。
一、matlab、simulink基本操作多数学生在做这个实验是时候可能是第一次使用matlab中的simulink来仿真，因此下面首先介绍一下实验中要掌握得的一些基本操作（编写试验指导书时所使用的matlab6.1版本）。
若实验过程中使用matlab的版本不同这些基本操作可能会略有不同。
图0-1 matlab启动界面matlab的启动界面如图0—1所示,点击matlab左上方快捷键就可以进入simulink程序界面（在界面右侧的Command Window中输入simulink命令回车或者在Launch Pad窗口中点击simulink子菜单中Library Browser都可以进入simulink程序界面）如图0—2所示.+图0-2 simulink程序界面1。
电力系统的MATLABSIMULINK仿真与应用第6章
真。
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
(4) “加载状态”(Reload States)：选择从“指定的文
件”(From File)中加载初始状态或直接以“当前值”(From Diagram)作为初始状态开始仿真。
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
图6-4 “初始状态设置”窗口
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
2. 分析工具
1) “稳态电压电流分析”(Steady-State Voltages and Currents)按键打开稳态电压电流分析窗口，显示模型文件 的稳态电压和电流。 2) “初始状态设置”(Initial States Setting)按键 打开初始状态设置窗口，显示初始状态，并允许对模 型的初始电压和电流进行更改。 3) “潮流计算和电机初始化”(Load Flow and Machine Initialization)按键 打开潮流计算和电机初始化窗口。
重新计算并显示稳态电压、电流值。
第6章 电力系统稳态与暂态仿真
6.1.3 初始状态设置窗口
仿真时，常常希望仿真开始时系统处于稳态，或者仿 真开始时系统处于某种初始状态，这时，就可以使用“初 始状态设置”按键。打开“初始状态设置”窗口如图6-4所 示。该窗口中含有以下内容： (1) “初始状态”(Initial state values for simulation)列表 框：显示模型文件中状态变量的名称和初始值。 (2) “设置到指定状态”(Set selected state)文本框：对 “初始状态”列表框中选中的状态变量进行初始值设置。 (3) “设置所有状态量”(Reset all States)：选择从“稳 态”(To Steady State)或者“零初始状态”(To Zero) 开始仿
(完整版)电力电子技术MatLab仿真.
本文前言MATLAB的简介MATLAB是一种适用于工程应用的各领域分析设计与复杂计算的科学计算软件，由美国Mathworks公司于1984年正式推出，1988年退出3.X（DOS）版本，19992年推出4.X（Windows）版本；19997年腿5.1（Windows）版本，2000年下半年，Mathworks公司推出了他们的最新产品MATLAB6.0（R12）试用版，并于2001年初推出了正式版。
随着版本的升级，内容不断扩充，功能更加强大。
近几年来，Mathworks公司将推出MATLAB语言运用于系统仿真和实时运行等方面，取得了很多成绩，更扩大了它的应用前景。
MATLAB已成为美国和其他发达国家大学教学和科学研究中最常见而且必不可少的工具。
MATLAB是“矩阵实验室”（Matrix Laboratory）的缩写，它是一种以矩阵运算为基础的交互式程序语言，着重针对科学计算、工程计算和绘图的需要。
在MATLAB中，每个变量代表一个矩阵，可以有n*m个元素，每个元素都被看做复数摸索有的运算都对矩阵和复数有效，输入算式立即可得结果，无需编译。
MATLAB强大而简易的做图功能，能根据输入数据自动确定坐标绘图，能自定义多种坐标系（极坐标系、对数坐标系等），讷讷感绘制三维坐标中的曲线和曲面，可设置不同的颜色、线形、视角等。
如果数据齐全，MATLAB通常只需要一条命令即可做图，功能丰富，可扩展性强。
MATLAB软件包括基本部分和专业扩展部分，基本部分包括矩阵的运算和各种变换、代数和超越方程的求解、数据处理和傅立叶变换及数值积分风，可以满足大学理工科学生的计算需要，扩展部分称为工具箱，它实际上使用MATLAB的基本语句编成的各种子程序集，用于解决某一方面的问题，或实现某一类的新算法。
现在已经有控制系统、信号处理、图象处理、系统辨识、模糊集合、神经元网络及小波分析等多种工具箱，并且向公式推倒、系统仿真和实时运行等领域发展。
电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真课程设计
电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真课程设计1. 课程目标本课程的主要目标是介绍电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB仿真的基本方法，通过课程设计使学生掌握电力拖动自动控制系统的设计和仿真方法，并能够理解其在实际生产中的应用。
2. 课程内容2.1 电力拖动自动控制系统概述本课程首先介绍电力拖动自动控制系统的基本概念和原理，包括控制系统的组成、控制对象、控制信号、控制器等方面的内容。
2.2 控制系统设计在掌握电力拖动自动控制系统的基本概念和原理后，本课程将介绍控制系统的设计方法，包括控制系统的建模、控制器的设计以及系统的稳定性分析等方面的内容。
2.3 MATLAB仿真本课程将介绍MATLAB仿真的基本方法和工具，包括MATLAB的编程语言、仿真器、图形用户界面等方面的内容。
同时，将以电力拖动自动控制系统作为实例，演示如何使用MATLAB进行系统的仿真和分析。
2.4 课程设计在完成理论部分的学习后，本课程将开展课程设计，要求学生使用所学知识，基于电力拖动自动控制系统的实际问题，完成系统的设计和仿真，并撰写课程设计报告。
3. 课程评估课程评估将基于以下两个方面：3.1 课程作业课程作业将占总评估成绩的50%。
作业内容包括理论学习笔记、仿真程序设计、课程设计报告等方面。
学生需在规定时间内完成作业，按时提交。
3.2 期末考试期末考试将占总评估成绩的50%。
考试内容将涵盖课程的基本概念、原理和应用，要求学生能够熟练掌握所学知识并能够运用于问题解决。
4. 参考资料本课程主要参考以下资料：•《电力拖动自动控制系统理论与实践》•MATLAB官方文档•《电力系统控制工程》5. 总结通过本课程的学习，学生能够掌握电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB 仿真的基本方法，并能够独立完成系统的设计和仿真工作。
同时，本课程还将培养学生分析问题、解决问题的能力，为其在实际工作中提供有力的支持。
CADE-simu电力拖动仿真
CADE-simu电力拖动仿真
————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：
CADE_simu电力拖动仿真
一、器件菜单的结构
上排是器件的总菜单，下排是器件详细菜单，总菜单明细见下图所示
二、器件详细菜单
1、电源，点击后，出现电源的详细选择菜单
2、熔断器
3、自动开关元件
4、接触器触点
5、电动机
6、电子元件
7、各种辅助触点
8、时间继电器
延时型继电器应配用相应的触点，而脉冲发生器可以使用任何触点。
9、按钮、开关
10、线圈、输出
11、导线、电缆
三、绘图与仿真
1、绘图
在器件菜单中选用合适的器件，点击一下器件，鼠标移到图纸上，单击，器件就放在图纸上了，器件被选中的状态下，使用下图按钮可以任意变换器件的方向。
同一器件的各个元件要同一名称，大小写要相同。
2、仿真
仿真按钮见下图
单击运行按钮，开始仿真
（1）-H1指示灯闪烁，表示电路准备好。
（2）按住SB2
KM1线圈得电，辅助触点KM1闭合，控制线路自锁；常闭辅助触点断开，-H1熄灭，常开仿真触点闭合，-H2点亮，表示正在运行；
主触点-KM1闭合，电动机开始运行。
（3）放开SB2，控制线路自锁，电动机继续运行
（4）按下SB1，控制线路失电，返回准备状态。
（5）在运行状态下，单击-FR线圈，可仿真热继电器动作
（6）在运行状态下，单击-FU，可仿真熔断器烧断的情况。
电力拖动Matlab仿真实验指导书.docx
实验一转速反馈控制（单闭环）直流调速系统仿真一．实验目的1．研究直流电动机调速系统在转速反馈控制下的工作。
2．研究直流调速系统中速度调节器ASR的工作及其对系统响应特性的影响。
3.观察转速反馈直流调速系统在给定阶跃输入下的转速响应。
二、实验设备1．计算机；2．模拟实验装置系统；3．A/D & D/A 接口卡、扁平电缆（如下图所示）。
总线槽扁平电缆计算机A/D & D/A接口卡模拟实验装置系统三、实验原理直流电动机：额定电压UN220V ，额定电流IdN,55 A额定转速 n N1000r/ min，电动机电势系数 C e 0.192V min/ r 晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数 K s =44，滞后时间常数 T s=0.00167s 。
电枢回路总电阻 R=1.0 Ω，电枢回路电磁时间常数 T1=0.00167s ，电力拖动系统机电时间常数 T m =0.075s 。
转速反馈系数α=0.01 V ·min/r。
对应额定转速时的给定电压 U n*10V图 1比例积分控制的直流调速系统的仿真框图四、实验内容1.仿真模型的建立进入 MATLAB，单击 MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标，图2 SIMULINK 模块浏览器窗口(1)打开模型编辑窗口：通过单击 SIMULINK 工具栏中新模型的图标或选择 File →New→ Model 菜单项实现。
(2)复制相关模块：双击所需子模块库图标，则可打开它，以鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。
在本例中拖入模型编辑窗口的为：Source 组中的 Step 模块； Math Operations 组中的Sum模块和 Gain 模块； Continuous 组中的 Transfer Fcn模块和Integrator模块；Sinks 组中的Scope 模块；图 3模型编辑窗口(3)修改模块参数：双击模块图案，则出现关于该图案的对话框，通过修改对话框内容来设定模块的参数。
电机与拖动基础及MATLAB仿真教学设计
电机与拖动基础及MATLAB仿真教学设计导言电机与拖动技术在现代工业生产中扮演着重要的角色。
其优异的性能和精度为机械部件的运动提供了实时、稳定的驱动力。
因此，对于电机和拖动技术的理解与掌握对于机械工程师来说是非常重要的。
MATLAB仿真作为一种强大的工具，能够为学生提供更加直观和深入的理解。
本文将介绍如何设计一份电机与拖动技术学习的MATLAB仿真课件，并提供一些教学设计上的建议。
电机和拖动技术的基础概念电机的分类电机是一种将电能转换为机械能的设备。
根据不同的转换方式，电机可以分为：•直流电机（DC）•交流电机（AC）•步进电机•无刷直流电机（BLDC）•聚磁线性电机（LIM）•感应电机（IM）其中，直流电机和交流电机是应用最广泛的两种电机。
拖动技术的基本概念拖动技术是通过电机或线性电机为机械部件提供动力驱动。
通常使用的拖动技术包括：•位置控制•速度控制•扭矩控制这些技术使得机械部件得以按照需要的方式移动或旋转，达到所需的效果。
控制方式电机控制可以分为开环控制和闭环控制。
开环控制只能实现简单的控制，如恒定转速控制。
闭环控制利用反馈环路监测电机的状态，并通过控制器对电机的输入进行调整，以实现更复杂的控制。
MATLAB仿真教学设计确定教学目标在设计课程前，需要确定学生们需要掌握的知识和技能。
这些方面包括：•电机的种类和特性•拖动技术的基本概念•控制方式和电机控制系统•各种电机的应用领域组织课程内容根据教学目标，可以组织一份课程大纲。
这个大纲应该包含以下内容：1.电机和拖动技术概论2.直流电机控制1.恒定转速控制2.扭矩控制3.位置控制3.交流电机控制1.矢量控制2.直接扭矩控制4.无刷直流电机控制5.步进电机控制6.MATLAB仿真设计MATLAB仿真MATLAB仿真可以使学生更好地理解电机和拖动控制技术。
在设计仿真实验时，可以考虑以下几点：仿真工具•Simulink•Simscape Electrical•MATLAB/Simulink电机模型库仿真场景•恒定转速控制•扭矩控制•位置控制•频率响应•相位域分析讲解和实践方式•PPT讲解•仿真实验视频•拖动技术控制算法优化•仿真实验操作指导作业和考核学生可以通过练习同步轴控制、位置轴控制和扭矩轴控制仿真实验来检验他们所学的电机和拖动技术掌握情况。
MATLAB仿真软件在电力拖动控制系统中的应用单闭环控制系统的设计仿真设计
编号：审定成绩：毕业设计（论文）设计（论文）题目：MATLAB仿真软件在电力拖动控制系统中的应用（单闭环控制系统的设计、仿真）摘要本文先对运动控制系统、计算机仿真技术、自动调速系统以与MATLAB软件进行了简要介绍，并对调速系统的稳态和动态性能指标进行了初步分析。
然后着重阐述了两个调速系统——单闭环直流调速系统和直流脉宽调速系统的设计建模与其参数的设置。
最后对双闭环直流调速系统进行了简要介绍。
文中对着重分析了有静差转速负反馈调速系统原理和闭环控制系统的特性。
在有静差调速系统的基础上，将比例放大环节换成了比例积分（PI）调节器，利用MATLAB对比例积分调节器进行了参数校正，从而消除了静差。
接着介绍了直流脉宽调速系统和直流电动机的PWM（Pulse Width Modulation）调速原理。
设计过程中，采用面向控制系统电气原理结构图的方法对系统中各环节参数进行计算并建立数学模型，结合SimPowerSystems工具箱，画出了系统动态结构框图，并分别对单闭环转速负反馈系统、带电流截止环节的单闭环转速负反馈系统以与PWM调速系统进行仿真调试，并做出了分析和比较。
结果证明各环节参数的设计达到了设计要求，并且系统显示出良好的调速性能、抗扰动能力等。
[关键词]直流调速系统MATLAB 单闭环转速负反馈ABSTRACTFirst and foremost, the article briefly introduced motion-regulating systems, computer simulation technology, automatic speed-regulating system and MATLAB software, and the steady-state and dynamic performance of speed-regulating system carried out a preliminary analysis. Besides, it elaborated the model designing and parameter settings of two speed-regulating system which are single close-loop DC speed-regulating system and DC PWM speed-regulating. Lastbut not least, double-loop DC speed-regulating system was introduced.The article highlighted the principle of speed feedback speed-regulating system with static error and the characteristics of close-loop control system. Comparing with the speed feedback speed-regulating system with static error, speed feedback speed-regulating system without static error killed the static error by replacing the proportion link with proportion integral regulator, in which the Proportion Integral was corrected with the MATLAB software. Further more, the article introduced a DC pulse width modulation speed-regulating system and the principle of DC motor pulse width modulation speed-regulating.In the designing process, it calculated the parameters of each link of the system by the method electric principle diagram and built the math model, and drew a block diagram of the system dynamics. Combining with the SimPowerSystem toolbox, it simulated the single close-loop speed feedback system, the single close-loop speed feedback system with current cutting link and the pulse width modulation speed-regulating system, and debugged them. What’s more, it made a contrast and analysis. The result proved that its parameters of each link met the designing request. Further more, the systemswere will in speed-regulating performance, anti-disturbance ability and so on.[Key words]DC speed-regulating systemMATLABsingle close-loopspeed feedback目录前言1第一章绪论2第一节运动控制系统概述2一、运动控制系统与其分类2二、运动控制系统的发展过程与其应用2三、运动控制系统的发展趋势3第二节自动调速系统概述4一、直流调速控制技术发展概况4二、交流调速控制技术概况4第三节控制系统的计算机仿真4一、计算机仿真发展简史5二、MATLAB仿真软件的发展现状5第四节调速控制系统的技术指标6一、稳态性能指标6二、动态性能指标8第五节本章小结10第二章单闭环直流调速系统与其MATLAB仿真11第一节设计要求与系统性能指标11第二节直流电动机开环调速系统12一、系统的组成和工作原理12二、开环系统的机械特性[1]12第三节直流电动机单闭环调速系统13一、转速负反馈闭环调速系统的组成13二、反馈控制规律14三、闭环调速系统稳态参数的计算16四、转速负反馈控制单闭环直流调速系统的数学模型17五、转速负反馈控制单闭环直流调速系统的物理模型26六、电流截止负反馈直流调速系统的参数计算28七、电流截止负反馈直流调速系统的物理模型30第四节 PWM直流电动机单闭环调速系统31一、直流脉宽调速系统建模与仿真31第五节本章小结33第三章双闭环直流调速系统简述33第一节转速、电流双闭环调速系统的组成34第二节转速、电流调节器的特性35一、转速和电流两个调节器的作用36第三节本章小结37结论37参考文献38前言运动控制系统主要研究的对象之一就是调速。
simscape仿真案例教程
simscape仿真案例教程Simscape是一种基于物理建模的仿真工具，可以用于建立和分析各种物理系统的数学模型。
它的应用范围广泛，包括机械、电气、液压、热力等领域。
本文将以Simscape仿真案例教程为题，列举一些使用Simscape进行仿真的实例，帮助读者更好地理解和掌握该工具的使用。
1. 电机驱动系统仿真通过建立电机的数学模型，可以实现对电机驱动系统的仿真。
通过调整电机参数和控制策略，可以分析电机的性能和响应特性，进而优化系统设计。
2. 悬挂系统仿真Simscape可以用于建立悬挂系统的模型，通过仿真分析悬挂系统的动态响应、车身姿态稳定性等参数，帮助优化悬挂系统的设计。
3. 水力系统仿真利用Simscape可以建立液压系统的模型，仿真分析液压系统的压力、流量、液压缸的位移等参数，对液压系统的性能进行评估和优化。
4. 空调系统仿真Simscape可以用于建立空调系统的模型，通过仿真分析空调系统的制冷效果、能耗等参数，帮助优化空调系统的设计和控制策略。
5. 热传导仿真利用Simscape可以建立热传导系统的模型，仿真分析材料的温度分布、传热速率等参数，对热传导问题进行建模和优化。
6. 太阳能光伏系统仿真通过建立太阳能光伏系统的模型，可以仿真分析光伏板的输出电压、电流等参数，评估光伏系统的性能和效率。
7. 水力发电系统仿真利用Simscape可以建立水力发电系统的模型，通过仿真分析水轮机的转速、发电功率等参数，帮助优化水力发电系统的设计。
8. 机械传动系统仿真Simscape可以用于建立机械传动系统的模型，仿真分析传动系统的转速、扭矩等参数，对机械传动系统进行评估和优化。
9. 无线通信系统仿真利用Simscape可以建立无线通信系统的模型，仿真分析信号传输的衰减、信噪比等参数，帮助优化通信系统的设计和性能。
10. 电力系统仿真Simscape可以用于建立电力系统的模型，仿真分析电力系统的稳定性、电压、电流等参数，帮助优化电力系统的设计和运行。
电力电子系统仿真软件介绍及实例分析
MATL AB/Simulink为运行环境,
3
熟悉Simulink的用户,会很轻松的掌
握PLECS软件的编辑原理。
5
当仿真既含有电路部分又含有复杂的
控制方案的系统时，
2
作为Simulink的工具箱,和
Simulink下的其他模块并列存在.
4
PLECS是特别为电力电子系统的仿真
而开发的，
6
它同样是一个非常有效实用的工具。
单击此处 添加大标 题内容
MATL AB是MATrix L ABorator y的缩写，是一款由美国 The MathWorks公司出品的商业数学软件。MATL AB是一种 用于算法开发、数据可视化、数据分析以及数值计算的高级 技术计算语言和交互式环境。除了矩阵运算、绘制函数/数据 图像等常用功能外，MATL AB还可以用来创建用户界面及与 调用其它语言（包括C，C++和FORTRAN）编写的程序。 尽管MATL AB主要用于数值运算，但利用为数众多的附加工 具箱（Toolbox）它也适合不同领域的应用，例如控制系统 设计与分析、图像处理、信号处理与通讯、金融建模和分析 等。另外还有一个配套软件包Simulink，提供了一个可视化 开发环境，常用于系统模拟、动态/嵌入式系统开发等方面。
Controller simulation result
Simulation diagram
Controller simulation result
添加标题
DC voltage
2.PMSM speed
添加标题
PMSM current A)
4.Grid voltage/current(ph.
Matlab 控制工具箱
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
该对话框分为上下两部分：上部分为仿 真参数设置对话框，下部分为powergui 提供的一系列分析工具。
“Steady-State Voltage and Currents”： 显示模型中稳态电压和电流 “Initial State Settings”：显示和修改初 始状态 “Load Flow” “Machine Initialization”： 用于执行潮流和电机初始化
在参数设置中，将其类型设置为6脉冲发生器，勾选 触发方式为“双脉冲触发”（Double pulsing）。在双 脉冲触发方式时，下一个晶闸管触发的同时给前一 个晶闸管补一个脉冲，以保证在电流断续时，整流 器上下桥臂都各有一个晶闸管同时导通。该模块输 入端有3个：alpha控制移相角的大小，单位为度； wt端输入同步信号，一般由锁相回路（PLL）产生； block端是控制端口，如果输入block的值大于零， 则输出被禁止。
启动仿真之后，双击 powergui模块，单击 其中的FFT Analysis分 析工具，即可打开FFT 分析窗口。
单相不可控整流电路 直流侧电容两端的电 压以直流成分为主， 但是含有50Hz， 100Hz，200Hz， 300Hz等主要谐波成 分。
6.2 三相桥式全控整流电路的Simscape仿真
“Use LTI Viewer”：启动控制系统工具箱 中线性时不变系统分析工具的LTI浏览器
“Impedance vs Frequency Measurement”：显示阻抗-频率测量值
“FFT Analysis”：快速傅里叶分析
“Generate Report”：生成稳态计算结果 报告表
“Hysteresis Design Tool”：对饱和变压器 等的饱和铁心磁滞特性参数进行设置
T1
T3 T5
id
A
a
+
B C
b
R
ud
c
-
T2 T4 T6
主要模块及参数：
三相交流电压源采用 Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology →Electrical Sources →Three-Phase Source 模块。线电压有效值 （Vrms）为380V，频 率50Hz，内阻0.001。
Powergui模块是必不可少的，它提供了许多 关于电路模型的关键属性设置以及分析工具。 它位于Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology模块库中
Simscape仿真结果
整流器交流侧电压（实 线）和电流（虚线）
整流器直流侧输出电压
6.1.2 PowerGUI的使用
第6章 电力电子及电机拖 动系统的Simscape仿真
在Simscape的电子电路系统模块库 （SimElectronics）和电气系统模块库 （SimPowerSystems）中，提供了各种电力 电子元器件及电机等，它们是进行电力电子 系统仿真的理想工具。
Simscape模块库中的模块以直观易用的图形 方式对电气系统进行模型描述，也更易于和 控制系统相连接。
整流桥使用Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology →Power Electronics →Universal Bridge通用桥 式电路模块。该模块可直 接用作整流桥使用，也可 当作逆变器使用。
将桥臂数目设置为2，选 择电力电子器件类型为二 极管，其余默认参数不变。
直流侧滤波电感、电容和电阻使用Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology →Elements →Series RLC Branch模块。
双击该模块，并设置模块类型为电阻R，电容C和 电感L。电阻为10，电容为3300F，电感为 1mH。
测量电压或电流使用Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology →Measurements子模块库中的Voltage Measurement模块或Current Measurement模 块
6.1 单相不可控整流电路的Simscape仿真
6.1.1 单相不可控整流电路仿真实例
交流-直流(AC-DC)变换电路，又称为整流器，能够
将交流电转换为直流电.
L
D1
D2
iC
i2 a
iR 感容滤波
u1
u2
+C
R
b-
பைடு நூலகம்D4
D3
Simscape仿真电路：
主要模块及参数：
单相交流电压源采用Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology →Electrical Sources →AC Voltage Source模块。电压为 220V，频率50Hz
FFT分析工具的使用方法
使用FFT分析工具时，要求待分析的变量首先存在 于Matlab的工作空间中。 因此在启动仿真之前，需要首先设置仿真模型中 Scope模块的属性，将Scope模块中History标签下 的“Save data to workspace”勾选，表示将示波器 显示的数据同时保存到workspace中。这里的变量 名称根据需要修改为待FFT分析的变量名，数据格 式为“Structure with time”。
整流桥使用Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology →Power Electronics →Universal Bridge通用桥式电路模块。将桥臂数 目设置为3，选择电力电子器件类型为晶闸管，其 余默认参数不变。
三相桥式全控整流电路的6路触发脉冲由Pulse Generator模块产生，它位于Simscape →SimPowerSystems →Specialized Technology →Control and Measurements Library →Pulse & Signal Generators子模块库中。