安徽工程大学综合大实验

目录

一．Matlab——电机控制综合仿真 (1)

任务一 (1)

任务二 (3)

任务三 (5)

任务四 (8)

二．Protel综合实验 (12)

任务一 (12)

任务二 (13)

任务三 (16)

任务四 (17)

三．实验小结 (19)

Matlab——电机控制综合仿真

任务一：

一、实验内容

利用Simpowersystem里面自带的DC电机模块，完成他励直流电机单闭环调速仿真，速度调节用PI控制方法，要求封装PI模块，给定速度100rad/s，负载由空载到1s时跳变到20N。调节不同的PI参数，观察仿真结果总结速度波形、转矩波形的变化规律（PI参数和超调量、稳定时间、稳态误差、振荡次数）。

二、实验接线图

PI模块内部接线

三．实验现象及结果 (1)kp=1;ki=0.08

1

2

3

4

56

7

8

9

10

050

100Time

w 0

1

2

3

4

56

7

8

9

10

010

20Time

i a

1

2

3

4

56

7

8

9

10

-20

2Time

i f 0

1

2

3

4

56

7

8

9

10

05

10Time

T e

任务二：

一、实验内容

利用Simulink 基本模块搭建他励直流电机闭环调速系统

直流电机子模块，根据以下电机数学模型搭建电磁转矩公式：e M a T C I =Φ，动力学平衡方

程：e L m d T T B J dt

ω

ω--=，电机模块要求封装，参数20.05kg m J =⋅，0.02N m s m B =⋅⋅，165m C =，

0.01Wb f Φ=，恒定负载T L =20N 点击封装模块时输入。PI 控制模块要求封装，调节不同的PI 参数，得到不同的速度波形。写报告时，要给出仿真模型和不同PI 参数的速度波形。找到较理想的PI 参数，为下个任务做准备。

二、实验接线图

DC motor模块内部接线

PI模块内部接线如实验一

三．实验现象及结果(1)kp=1;ki=2

01234

5678910

50

100Time

w

01234

5678910

100

200Time

t e

01234

5678910

50

100Time

i a

任务三：

一、实验内容

修改任务二的模型，使其PI 控制参数来自外部变量设定，将速度偏差的仿真结果导出到工作空间（to workspace ），用m 文件编写一段循环程序调用任务二的仿真模型（调用函数为sim ，使用方法sim(‘*.mdl ’，T)，T 为仿真时间），仿真时间设为3s 。在m 文件中实现对PI 参数的调整，处理数据，得到满意的控制参数，绘制仿真结果曲线图。M 文件中包含：设定PI 参数――调用仿真模型――速度偏差的最大值不超过105在2s 后小于某个设定值0.001，――不满足，则修改PI 参数（用循环的方式修改，Kp 在0.5左右变化，Ki 在3左右变化).最后用plot 画出速度和转矩波形，用subplot 将两个图画在一个窗口。求数组长度函数length()，最大值函数max()，subplot ，plot 。

二、实验接线图

PI 内部接线图

1ia

Product1

Product

1

s Integrator

Add

3err

2ki 1kp

三、实验参考程序

clc; clear; eps=0.001; sum=0;

kp,ki,sum;

for kp=0.3:0.01:0.6 for ki=2:0.1：6 sim('qcy.mdl',3)； sum=sum+1; n=length(err);

if mean(err(n-100:n))<=eps break; end end end

subplot(2,1,1); plot(t,W) subplot(2,1,2) plot(t,Te)

四、实验现象

01234

5678910

100

200Time

w

01234

5678910

100

200Time

t e

01234

5678910

50

100Time

i a

Vector Control of a Variable-Frequency Induction Motor Drive

1) The 'Model initialization function' automatically sets the initial states and a sample time of Ts= 2e-6 s (See Model Properties)Notes:t

t

Discrete,Ts = s.

d d

c c

b b

a a

speed

pulses

Vector Control

v +

-

Vab

VDC (780 V)

z

1Torque step

Torque selection (N.m)

Speed step

Scope

Reference speed selection (rad/s)

?More Info

Tm m

A

B C

Induction Motor 50 HP / 460 V

g

A B

C

+

-IGBT Inverter

Iabc

Speed

Constant

torque

120

Constant speed Clock

Iabc (A)

Iabc (A)

Vab (V)

任务四：

一、实验内容

异步电机调速方法仿真。从Help －Demos －SimPowerSystems －General Demos

中调出

AC Motor Drive - Vector Control (discrete)

（power_acdrive.mdl ）和Asynchronous Machine （power_pwm.mdl ），运行看看结果，并找到相应的模块在哪，并试着自己建立同样的模型；改变控制器参数，得出不同的结果，并分析不同参数对跟踪结果的影响。 二、实验接线图

（1） A C Motor Drive - Vector Control