基于Matlab的直流电机PWM调速仿真
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i R
i
n
2
di = (-R ii + k R n - u)L (3) / dt dn =(k ii - k nn2 ) / J (4) dt
图一、系统简化电路图
（3）（4）即为电路系统微分方程表达式，由于（4） 为非线性的，所以，不能写成状态方程形式。
2
二、电路系统参数设置
① ② ③ ④ ⑤ 电源电压u设为：U0=30V 额定转速n设为： Nm=1500转/分=25转/秒 回路参数设为： L=0.065H; Ri=0.72Ω; 转动惯量设为: J=0.36 PD参数设为: kr=1.0; ki=0.5;kn=0.0027; kp=0.05;kd=0.33;
基于Matlab的直流电机PWM调速仿真
姓名：周阳 专业：控制研13 学号：2013312110102
1
一．电路系统数学模型的建立
由物理定律，列写电路系统微分方程 当电路闭合时： di u = R +L - k n (1) 对回路： dt dn (2) 对转子： J dt = k i - k n 则由（1）（2）可知
TG
wk.baidu.com
双环直流调速系统的一般结构
4
四、matlab仿真程序
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %电源电压u设为：U0=30V %额定转速n设为： Nm=1500转/分=25转/秒 %回路参数设为： L=0.065H; Ri=0.72Ω; %转动惯量设为: J=0.36 %PD参数设为: kr=1.0; ki=0.5;kn=0.0027; % kp=0.05;kd=0.33; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %主函数 function zhouyang () dt=0.0033; %采样步长 x=[0;0]; %电流、转速初值设为0 y=x; t=0; Nm=1500; %给定额定电压 for i=1:2000 %数值求解 t=[t i*dt]; x=x+(dt*F(x,Nm))'; %欧拉方法 y=[y,x]; end %绘图 figure X1=t; X2=y(1,:); subplot(2,1,1) plot(X1,X2,'LineWidth',2); %绘制电流曲线 title(['\fontsize{12}转速: 横轴单位秒 — s, 纵轴单位安培 —A']) X3=y(2,:); subplot(2,1,2) plot(X1,X3,'r','LineWidth',2); %绘制转速曲线 title(['\fontsize{12}转速: 横轴单位秒 — s, 纵轴单位转每秒 — r/s'])
%限流电阻
%电源电压
%转速状态方程 %通过PWM器件调制后的输出电压
%电流状态方程
6
五、matlab仿真结果
分析：在以上参数选取的条件下 ①电流i=3.5A(此时电机启动尖峰电流为18A，持续时 间小于2s因此电机启动是安全的) ②转速为23.5r/s=1410r/min(转速也在额定转速内)
谢谢大家
图一、系统简化电路图
3
三、电路系统原理分析
仿真时PD参数的选取是难点,其对系统的影响至关 重要。在选择PD参数时应综合考虑kp、ki、kd 的 变化给系统带来的影响,具体可以按照先比例后积 分再微分的顺序反复调试参数。
电网电源 速度指令 * 电流 Uc 速度 Ui U* n + 调节器 调节器 + ACR ASR Ui Un 电流内环 转速外环 La 电力开关 变流装置 UPE 电流反馈 速度反馈 U d Id Ra M
8
5
四、matlab仿真程序
f%子函数定义 unction [dx]=F(x,Nm) L=0.065; J=0.36; R=0.72; kr=1.0; ki=0.5; kn=0.0027; U0=30; i=x(1); n=x(2); kp=0.05; kd=0.33; dn=(ki*i-kn*n^2)/J; du=kd*(kp*(Nm-n)-dn); P=du; di=(-R*i-kr*n+P)/L; dx(1)=di; dx(2)=dn; if(P>U0) P=U0; end if(P<U0) P=0; end
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di = (-R ii + k R n - u)L (3) / dt dn =(k ii - k nn2 ) / J (4) dt
图一、系统简化电路图
（3）（4）即为电路系统微分方程表达式，由于（4） 为非线性的，所以，不能写成状态方程形式。
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二、电路系统参数设置
① ② ③ ④ ⑤ 电源电压u设为：U0=30V 额定转速n设为： Nm=1500转/分=25转/秒 回路参数设为： L=0.065H; Ri=0.72Ω; 转动惯量设为: J=0.36 PD参数设为: kr=1.0; ki=0.5;kn=0.0027; kp=0.05;kd=0.33;
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姓名：周阳 专业：控制研13 学号：2013312110102
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一．电路系统数学模型的建立
由物理定律，列写电路系统微分方程 当电路闭合时： di u = R +L - k n (1) 对回路： dt dn (2) 对转子： J dt = k i - k n 则由（1）（2）可知
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四、matlab仿真程序
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %电源电压u设为：U0=30V %额定转速n设为： Nm=1500转/分=25转/秒 %回路参数设为： L=0.065H; Ri=0.72Ω; %转动惯量设为: J=0.36 %PD参数设为: kr=1.0; ki=0.5;kn=0.0027; % kp=0.05;kd=0.33; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% %主函数 function zhouyang () dt=0.0033; %采样步长 x=[0;0]; %电流、转速初值设为0 y=x; t=0; Nm=1500; %给定额定电压 for i=1:2000 %数值求解 t=[t i*dt]; x=x+(dt*F(x,Nm))'; %欧拉方法 y=[y,x]; end %绘图 figure X1=t; X2=y(1,:); subplot(2,1,1) plot(X1,X2,'LineWidth',2); %绘制电流曲线 title(['\fontsize{12}转速: 横轴单位秒 — s, 纵轴单位安培 —A']) X3=y(2,:); subplot(2,1,2) plot(X1,X3,'r','LineWidth',2); %绘制转速曲线 title(['\fontsize{12}转速: 横轴单位秒 — s, 纵轴单位转每秒 — r/s'])
%限流电阻
%电源电压
%转速状态方程 %通过PWM器件调制后的输出电压
%电流状态方程
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五、matlab仿真结果
分析：在以上参数选取的条件下 ①电流i=3.5A(此时电机启动尖峰电流为18A，持续时 间小于2s因此电机启动是安全的) ②转速为23.5r/s=1410r/min(转速也在额定转速内)
谢谢大家
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三、电路系统原理分析
仿真时PD参数的选取是难点,其对系统的影响至关 重要。在选择PD参数时应综合考虑kp、ki、kd 的 变化给系统带来的影响,具体可以按照先比例后积 分再微分的顺序反复调试参数。
电网电源 速度指令 * 电流 Uc 速度 Ui U* n + 调节器 调节器 + ACR ASR Ui Un 电流内环 转速外环 La 电力开关 变流装置 UPE 电流反馈 速度反馈 U d Id Ra M
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四、matlab仿真程序
f%子函数定义 unction [dx]=F(x,Nm) L=0.065; J=0.36; R=0.72; kr=1.0; ki=0.5; kn=0.0027; U0=30; i=x(1); n=x(2); kp=0.05; kd=0.33; dn=(ki*i-kn*n^2)/J; du=kd*(kp*(Nm-n)-dn); P=du; di=(-R*i-kr*n+P)/L; dx(1)=di; dx(2)=dn; if(P>U0) P=U0; end if(P<U0) P=0; end