直流电动机的MATLAB仿真..-共17页

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一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法

一种基于Matlab的无刷直流电机控制系统建模仿真方法一、本文概述无刷直流电机（Brushless DC Motor, BLDC）以其高效率、低噪音、长寿命等优点，在航空航天、电动汽车、家用电器等领域得到广泛应用。

为了对无刷直流电机控制系统进行性能分析和优化，需要建立精确的数学模型并进行仿真研究。

Matlab作为一种强大的数学计算和仿真软件，为无刷直流电机控制系统的建模仿真提供了有力支持。

二、无刷直流电机控制系统原理1、无刷直流电机基本结构和工作原理无刷直流电机（Brushless Direct Current Motor，简称BLDCM）是一种基于电子换向技术的直流电机，其特点在于去除了传统直流电机中的机械换向器和电刷，从而提高了电机的运行效率和可靠性。

无刷直流电机主要由电机本体、电子换向器和功率驱动器三部分组成。

电机本体通常采用三相星形或三角形接法，其定子上分布有多个电磁铁（也称为线圈），而转子上则安装有永磁体。

当电机通电时，定子上的电磁铁会产生磁场，与转子上的永磁体产生相互作用力，从而驱动转子旋转。

电子换向器是无刷直流电机的核心部分，通常由霍尔传感器和控制器组成。

霍尔传感器安装在电机本体的定子附近，用于检测转子位置，并将位置信息传递给控制器。

控制器则根据霍尔传感器提供的位置信息，控制功率驱动器对定子上的电磁铁进行通电，从而实现电机的电子换向。

功率驱动器负责将控制器的控制信号转换为实际的电流，驱动定子上的电磁铁工作。

功率驱动器通常采用三相全桥驱动电路，具有输出电流大、驱动能力强等特点。

无刷直流电机的工作原理可以简单概括为：控制器根据霍尔传感器检测到的转子位置信息，控制功率驱动器对定子上的电磁铁进行通电，产生磁场并驱动转子旋转；随着转子的旋转，霍尔传感器不断检测新的转子位置信息，控制器根据这些信息实时调整电磁铁的通电状态，从而保持电机的连续稳定运行。

由于无刷直流电机采用电子换向技术，避免了传统直流电机中机械换向器和电刷的磨损和故障，因此具有更高的运行效率和更长的使用寿命。

基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真

直流电机的调速主要通过改变电机的输入电压和电流来实现，常见的调速方法有串联调速、分级调速和变频调速等。而直流电机的调压则通过调节电机的电压来实现，主要有开关调压和调整器调压两种方式。在实际应用中，调速和调压的控制其实是密不可分的，两者往往同时进行，相互影响。
三、MATLAB仿真环境搭建
MATLAB提供了Simulink仿真工具，可以方便地进行控制系统的建模和仿真。在搭建直流调压调速控制系统的仿真环境时，首先需要对电机的特性进行建模，包括电机的电动力学方程、电机的转矩-转速特性曲线等。然后，设计控制器的结构和参数，通过Simulink建立相应的控制模型，最后进行仿真验证。MATLAB还提供了丰富的工具箱和函数库，如控制系统工具箱、电机控制工具箱等，能够方便地进行控制系统设计和分析。
2. 控制系统模型
在直流调压调速控制系统中，控制器起着至关重要的作用。常见的控制器包括PID控制器和模糊控制器。这些控制器可以根据电动机的工作状态和需求信号进行控制，实现对电动机速度和输出电压的精准控制。在进行仿真时，需要将控制器的数学模型结合到整个系统中，以实现对电动机的系统级控制。
在MATLAB中进行直流调压调速控制系统的仿真时，可以利用Simulink工具箱进行建模和仿真。Simulink是MATLAB的一个附加工具箱，提供了丰富的模块和功能，可以方便地对控制系统进行仿真和分析。以下是基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真步骤：
五、实验结果与分析
通过MATLAB的仿真实验，我们可以得到直流调压调速控制系统的性能指标，如电机的转速曲线、电机的输出功率曲线等。根据仿真结果，我们可以对控制系统进行性能分析和优化，调整控制器的参数，改进控制策略，提高系统的稳定性和响应性能。通过仿真实验可以验证控制系统的设计是否满足实际要求，指导工程实践中的系统调试和优化。

基于Matlab的直流电机弱磁调速系统仿真

毕业设计 (论文)课题：基于Matlab的直流电机弱磁调速系统仿真学院：机械与电气工程学院学生姓名：XXXXXXXXX 学号：XXXXXXXXXXXX 专业班级：XXXXXXXXXXXXXXX 指导老师： XXXXXXXXX 完成时间：XXXXXXXXX摘要直流电动机的调速性能好，启动转矩大，特别是调速性能为交流电机所不及。

因此，在对电动机的调速性能和启动性能要求比较高的生产机械上，大都使用直流电动机进行拖动。

而通过减小直流电动机励磁磁通的方法对直流电动机调速，不仅调速过程平滑，可控制性高，而且能量损耗小，成本低，被广泛应用于恒功率调速场合。

Matlab是一种科学计算软件，利用其Simulink仿真环境可以很方便的对各类系统进行仿真。

利用matlab进行电机仿真有很多优点。

第一、能够大大提高实验过程当中的安全性；第二、搭建仿真模型操作简单，修改各参数方便快捷，在今后电动机的改良及系统的设计中可以大大缩短设计开发周期，有利于选择最佳参数和设计最合理的系统方案；第三、仿真结果通过Simulink模块当中示波器显示其曲线变化，这样可以更为直观的观察到各参数对电动机性能的影响，对电动机的研究带来了极大的方便。

本文使用Simulink仿真环境中的各类模块，组成直流电动机弱磁调速控制系统。

通过改变励磁磁通量，可以得到电机在不同条件下的运行参数。

经过对仿真结果进行分析，对弱磁调速特点进行了验证。

关键词：直流电机；弱磁调速；Matlab仿真；SimulinkAbstractDC motor‘s speed performance and starting torque is higher than AC motor。

Therefore DC motor has been widely applied in the in many demanding occasions.The design is electric machinery simulation experiment based on MATLAB. Firstly, we sh ould learn to study the internal structure and principle of operation of the electric machiner y. Secondly, it is the learning of the MATLAB software. To build up a simulation model we need to use the Simulink module to build up different type and capacity motors’ starting, s peed regulation and braking module by Simulink module, then simulate the curves of the p arameters.The simulation of the motor plays an important role in studying the electric machinery. By buildi ng up the models to simulate the variety of the motors’starting,speed regulation and braking curves. Firstly, we can greatly improve the safety during the process of the experiment. Secondly, it is easy to build up a simulation model and convenient to modify the parameters, so we can greatly shorten the design cycle in the future motor improvement and system design and it is propitious to select optimum parameters and design the most reasonable system scheme. Thirdly, the simulation results is used by oscilloscope in Simulink modules to display theirs’ curves variety, in this way we can intuitionisticly observe the effects of parameters on the performance of the motors, it brings great convenience in motor research.KeyWords：DC motor; Matlab; Speed regulation with Field weakening；Simulink目录摘要 (2)Abstract (3)1 绪论 (5)1.1课题研究的目的和意义 (5)1.2论文的主要研究内容 (5)2 直流电动机 (6)2.1 直流电动机的基本工作原理 (6)2.2直流电机的励磁方式 (7)2.3直流电动机相关公式 (8)3 弱磁调速系统 (9)3.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.2固有机械特性 (10)3.1.3人为机械特性 (10)3.2他励直流电动机的调速 (13)3.2.1调速指标 (13)3.2.2 调速方法 (14)3.3 他励直流电动机弱磁调速系统概述 (16)4 Matlab概述 (17)4.1 Matlab简介 (17)4.2 Simulink的应用 (18)4.2.1 简介 (18)4.2.2 功能 (18)4.2.3 启动方法 (19)5 直流电机弱磁调速仿真 (19)5.1 设计思路及模块介绍 (19)5.1.1设计思路 (19)5.1.2模块介绍 (19)5.2 在simulink上建立仿真模型 (21)5.3仿真结果及分析 (25)5.3.1 仿真结果 (25)5.3.2 结果分析 (27)5.4 弱磁控制的直流调速系统 (27)6 总结 (29)致谢 (30)参考文献 (30)附录（中英文翻译） (31)外文资料 (31)中文翻译 (36)1 绪论1.1课题研究的目的和意义在国民经济生产中，电机工业是机械工业的一个重要组成部分，电机是机电一体化中机和电的结合部位，是机电一体化的重要基础，电机可称为电气化的心脏。

直流电动机机械特性曲线Matlab仿真

直流电动机机械特性曲线Matlab仿真1.选题目的与意义与交流电动机相比，直流电动机有良好的调速性能，它的调速范围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投资较少，调速损耗较小，经济指标高；调速方法简便，工作可靠。

在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、电缆设备等对线速度一致性要求较高的地方，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械。

直流电动机作为原动机带动各种生产机械工作，想负载输出机械能。

在控制系统中，直流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。

直流电动机由于具有调速性能好、制动控制便利、启动转矩大的特点而在工业等领域广泛应用。

直流电动机主要分为四种，其中他励直流电动机的应用是最广泛的，故研究他励直流电动机的机械特性便更有一定的指导意义，也是我们选择这个课题的原因。

电动机的机械特性，即电动机的转速n随着转矩T而变化的特性，可表达成 n=f（T）的函数关系。

在特性曲线上，电机的转速与电磁转矩关系是瞬时的，电磁转矩的变化将引起转速瞬时变化。

若能更好地了解电动机的机械特性，就能在合适的场合使用更适合的电动机，同时也能更好把握其机械特性对于启动、调速、制动等方面的应用。

下面我们将通过Matlab软件对他励直流电动机的机械特性进行仿真分析，从而得出一些结论。

2.理论基础他励直流电机电路如下图所示：忽略电机电刷接触压降，可得电枢回路电势平衡方程式：U=Ea+IaRa (2-1) 其中Ra为电枢回路电阻，Ea为主磁场在电枢绕组中的感应电动势，称为电枢反应电势。

在直流电机中，电势是由电枢绕组切割磁感线产生的，根据电磁感应定律有：Ea=CeΦn (2-2) 其中Ce是由电机的结构决定的参数，称为电势常数。

在直流电机中，电磁转矩是由电枢电流和磁场相互作用产生的电磁力形成的，于是有：Te=CTΦIa (2-3) 其中，CT是由电机结构决定的常数，称为电势常数。

3.数学模型选题要求如下：一台他励直流电动机额定数据如：PN=12kW，UN=220V，IN=60A，nN=1500rpm，电枢回路总电阻（含电刷接触电阻）Ra=0.4Ω，采用MATLAB完成下列曲线的绘制：（1）电枢回路外串不同电阻时人工机械特性（2）改变电枢电压时的人工机械特性（3）弱磁调速时的人工机械特性查阅相关资料，得直流电机机械特性表达式：电枢回路所串电阻Rad阻值计算过程如下：当Rad等于零时，得到的直流电机机械特性，称之为直流电机的固有机械特性。

直流电动机开环调速MATLAB系统仿真

东北石油大学MATLAB电气应用训练2013年 3 月 8日MATLAB电气应用训练任务书课程 MATLAB电气应用训练题目直流电动机开环调速系统仿真专业电气信息工程及其自动化姓名赵建学号 110603120121主要内容：采用工程设计方法对双闭环直流调速系统进行设计,选择调节器结构,进行参数的计算和校验；给出系统动态结构图,建立起动、抗负载扰动的MATLAB /SIMULINK 仿真模型。

分析系统起动的转速和电流的仿真波形,并进行调试,使双闭环直流调速系统趋于合理与完善基本要求：1.设计直流电动机开环调速系统2.运用MATLAB软件进行仿真3.通过仿真软件得出波形图参考文献：[1] 陈伯时. 电力拖动自动控制系统—运动控制系统第3版[M]. 北京：机械工业出版社, 2007.[2] 王兆安, 黄俊. 电力电子技术第4版[M]. 北京：机械工业出版社, 2000.[3] 任彦硕. 自动控制原理[M]. 北京：机械工业出版社, 2006.[4] 洪乃刚. 电力电子和电力拖动控制系统的MATLAB仿真[M]. 北京：机械工业出版社, 2006.完成期限 2013.2.25——2013.3.8指导教师李宏玉任爽2013年 2 月25 日目录1课题背景 (1)2直流电动机开环调速系统仿真的原理 (2)3仿真过程 (5)3.1仿真原理图 (5)3.2仿真结果 (9)4仿真分析 (12)5总结 (13)参考文献 (14)1课题背景直流调速是现代电力拖动自动控制系统中发展较早的技术。

在20世纪60年代，随着晶闸管的出现，现代电力电子和控制理论、计算机的结合促进了电力传动控制技术研究和应用的繁荣。

晶闸管-直流电动机调速系统为现代工业提供了高效、高性能的动力。

尽管目前交流调速的迅速发展，交流调速技术越趋成熟，以及交流电动机的经济性和易维护性，使交流调速广泛受到用户的欢迎。

但是直流电动机调速系统以其优良的调速性能仍有广阔的市场，并且建立在反馈控制理论基础上的直流调速原理也是交流调速控制的基础。

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。

直流调速系统的matlab仿真

一，转速反馈控制直流调速系统的matlab仿真1,基本原理：根据自动控制原理，将系统的被调节量作为反馈量引入系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值对系统进行控制，可以有效地抑制甚至消除扰动的影响，而维持被调节量很少变化或不变，这就是反馈控制的基本作用。

在负反馈基础上的“检查误差，用以纠正误差”这一原理组成的系统，其输出量反馈的传递途径构成一个闭环回路，因此被称作闭环控制系统。

在直流系统中，被调节量是转速，所构成的是转速反馈控制的直流调速系统。

2，下图是转速负反馈闭环调速系统动态结构框图各个环节的参数如下：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，电机电动势常数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Ks=44，滞后时间常数Ts=0.00167。

电枢回路总电阻R=1Ω，电枢回路电磁时间常数Tl=0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。

转速反馈系数α=0.01 V·min/r。

对应的额定电压U n*=10V。

在matlab的simulink里面的仿真框图如下其中PI调节器的值暂定为Kp=0.56，1/τ=11.43。

3,仿真模型的建立：进入matlab，单击命令窗口工具栏的simulink图标，打开simulink模块浏览器窗口，如下图所示：打开模型编辑器窗口，双击所需子模块库的图标，则可以打开它，用鼠标左键选中所需的子模块，拖入模型编辑窗口。

要改变模块的参数双击模块图案即可（各模块的参数图案）。

加法器模块对话框Gain模块对话框把各个模块连接起来并按照上面给定的电机参数修改各个模块相应的参数，可以得到如下的比例积分的无静差直流调速系统的仿真框图：4，仿真后的结果及其分析：其中输出scope1中可以看出超调和上升时间等。

改变PI调节器的参数，并在仿真的曲线中得到最大的超调级调整时间，相互间进行比较，如下表所示：参照以上表格中的数据分析可知，改变PI调节器的参数，可以得到快速响应的超调量不一样，调节时间不一样的响应曲线。

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。

直流电动机双闭环调速系统MATLAB仿真实验报告

本科上机大作业报告课程名称：电机控制姓名：学号：学院：电气工程学院专业：电气工程及其自动化指导教师：提交日期：20年月日一、作业目的1.熟悉电机的控制与仿真；2.熟悉matlab和simulink等相关仿真软件的操作；3.熟悉在仿真中各参数变化和不同控制器对电机运行的影响。

二、作业要求对直流电动机双闭环调速进行仿真1.描述每个模块的功能2.仿真结果分析：包括转速改变、转矩改变下电机运行性能，并解释相应现象3.转速PI调节器参数对电机运行性能的影响4.电流调节器改用PI调节器三、实验设备MATLAB、simulink四、实验原理1.双闭环系统结构如图：该系统通过电流负反馈和速度负反馈两个反馈闭环实现对电机的控制，其内环是电流控制环，外环是转速控制环。

内环由电流调节器LT,晶闸管移相触发器CF,晶闸管整流器和电动机电枢回路所组成。

电流调节器的给定信号un。

与电机电枢回路的电流反馈信号相比较,其差值送人电流调节器.由调节器的输出通过移相触发器控制整流桥的输出电压。

在这个电压的作用下电机的电流及转矩将相应地发生变化。

电流反馈信号可以通过直流互感器取白肖流电枢回路,也可以用交流互感器取自整流桥的交流输人电流,然后经整流面得。

这两种办法所得结果相同，但后者应用较多,因为交流互感器结构比较简单。

当电流调节器的给定信号u n大于电流反馈信号uf,其差值为正时,经过调节器控制整流桥的移相角α,使整流输出电压升高,电枢电流增大。

反之,当给定信号u n 小于电流反馈信号时，使整流桥输出电压降低,电流减小,它力图使电枢电流与电流给定值相等。

外环是速度环,其中有一个速度调节器ST,在调节器的输入端送入一个速度给定信号u g，由它规定电机运行的转速。

另一个速度反馈信号u fn米自与电机同轴的测速发电机TG。

这个速度给定信号和实际转速反馈信号之差输人到速度调节器,由速度调节器的输出信号u n作电流调节器输人送到电流调节器，通过前面所讲的电流调节环的控制作用调节电机的.电枢电流Ia和转矩T ,使电机转速发生变化，最后达到转速的给定值。

双闭环直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真

双闭环直流电动机调速系统设计及M A T L A B仿真(共21页)-本页仅作为预览文档封面，使用时请删除本页-目录1、引言..................................................错误!未定义书签。

二、初始条件：...........................................错误!未定义书签。

三、设计要求：...........................................错误!未定义书签。

四、设计基本思路.........................................错误!未定义书签。

五、系统原理框图.........................................错误!未定义书签。

六、双闭环调速系统的动态结构图...........................错误!未定义书签。

七、参数计算.............................................错误!未定义书签。

1. 有关参数的计算 ...................................错误!未定义书签。

2. 电流环的设计 .....................................错误!未定义书签。

3. 转速环的设计 .....................................错误!未定义书签。

七、双闭环直流不可逆调速系统线路图.......................错误!未定义书签。

1.系统主电路图 ......................................错误!未定义书签。

2.触发电路 ..........................................错误!未定义书签。

3.控制电路 ..........................................错误!未定义书签。

matlab电机仿真精华50例

matlab电机仿真精华50例Matlab是一种功能强大的数学仿真软件，可用于电机仿真的建模和分析。

以下是50个精华的Matlab电机仿真例子，涵盖了各种不同类型的电机和相关问题。

1. 直流电机的速度控制仿真：使用PID控制算法实现直流电机的速度控制，并观察不同参数设置对性能的影响。

2. 三相感应电机启动仿真：模拟三相感应电机的启动过程，包括起动电流和转矩的变化。

3. 永磁同步电机的矢量控制仿真：使用矢量控制算法实现永磁同步电机的速度和转矩控制。

4. 步进电机的脉冲控制仿真：通过给步进电机输入脉冲信号来实现精确的位置控制。

5. 交流电机的谐波分析仿真：分析交流电机的谐波失真情况，并提供相应的滤波解决方案。

6. 混合动力电机系统仿真：模拟混合动力汽车中的电动机和传统发动机的协同工作，评估燃油效率和性能。

7. 电机热仿真：通过建立电机的热传导模型，分析电机工作过程中的温度分布和热损耗。

8. 电机故障诊断仿真：使用信号处理和模式识别技术，模拟电机故障的检测和诊断。

9. 电机噪声仿真：通过建立电机的声学模型，分析电机噪声产生的原因和控制方法。

10. 无感传感器控制的无刷直流电机仿真：通过仿真实现无感传感器控制的无刷直流电机的速度和位置控制。

11. 非线性电机控制仿真：研究非线性电机的控制问题，并提供相应的解决方案。

12. 电机的电磁干扰仿真：分析电机工作时对其他电子设备造成的电磁干扰，并提供抑制措施。

13. 电机振动分析仿真：通过建立电机的振动模型，分析振动的原因和控制方法。

14. 电机轴承寿命仿真：通过建立电机轴承的寿命模型，预测电机轴承的使用寿命。

15. 电机的能量回收仿真：研究电机能量回收技术，在制动或减速过程中将电机生成的能量回收到电网中。

16. 电机齿轮传动仿真：分析电机齿轮传动系统的动力学性能和传动特性。

17. 多电机系统仿真：模拟多电机系统的协同工作，包括电机之间的通信和同步控制。

18. 电机启动过电流仿真：分析电机启动过程中的过电流现象，并提供相应的限流解决方案。

实验三双闭环直流调速系统MATLAB仿真

实验三双闭环直流调速系统MATLAB仿真
一、实验目的
1.掌握双闭环直流调速系统的原理及组成；
2.掌握双闭环直流调速系统的仿真。

二、实验原理
一、实验内容
基本数据如下:
直流电动机：220V, 136A, 1460r/min.Ce=0.132Vmin/r.允许过载倍数为1.5；晶闸管装置放大系数: Ks=40；Ts=0.0017s；
电枢回路总电阻: ；
时间常数: ；
电流反馈系数: ；
电流反馈滤波时间常数: ；
电流反馈系数: ；
转速反馈系数α=0.007vmin/r
转速反馈滤波时间常数:
设计要求：设计电流调节器, 要求电流无静差, 电流超调量。

转速无静差, 空载起动到额定负载转速时转速超调量。

并绘制双闭环调速系统的动态结构图。

四、实验步骤
1. 根据原理和内容搭建电路模型；
2. 设置各元器件的参数；
3. 设置仿真参数：仿真时间设为0.06s；计算方法为ode15或ode23。

4. 仿真实现。

五、实验报告
1.Idl=0和Idl=136A时电流和转速的输出波形
2.讨论PI 调节器参数对系统的影响.
τi =TL,s
i i K R
T KT Kp βτ•∑=
…………………………取KT=0.5 转速环设计成典型二型系统
h =5, T 087.0)2(=+==∑∑on i n n T T h hT τ Kn=7.112)1(=∑+=
n
RT h CeTm
h Kn αβ
取11.7 , 11.7/0.087。

Matlab模拟直流电动机特性曲线

Matlab模拟直流电动机特性曲线本文档旨在详细介绍如何使用Matlab软件模拟直流电动机的特性曲线。

直流电动机是一种广泛应用于各种自动化控制系统的电动机，了解其特性曲线对于控制系统的设计和优化具有重要意义。

1. 简介直流电动机的特性曲线包括转速-电流曲线、转矩-电流曲线、转速-负载曲线等。

这些曲线可以帮助我们了解电动机在不同工作状态下的性能参数，为控制系统的设计提供依据。

2. 理论基础2.1 直流电动机的工作原理直流电动机的工作原理基于洛伦兹力，当电流通过电动机的转子绕组时，在磁场中产生电磁力，使转子旋转。

电动机的转速与电流、磁场强度以及转子绕组的结构有关。

2.2 直流电动机的数学模型直流电动机的数学模型通常采用状态空间描述，包括电压、电流、转速、负载等参数。

在本文档中，我们将采用简化的数学模型，忽略电动机的摩擦、负载扰动等因素，以简化计算。

3. Matlab仿真模型本节将介绍如何使用Matlab建立直流电动机的仿真模型。

3.1 创建模型1. 打开Matlab，选择“Simulink”菜单中的“新建模型”。

2. 在弹出的对话框中，选择“空白模型”，点击“确定”。

3.2 添加模块1. 在模型库中找到“SimScape”库，从中选择“电机”子库中的“直流电动机”模块。

2. 将直流电动机模块拖拽到模型窗口中。

3.3 设置参数1. 双击直流电动机模块，进入参数设置界面。

2. 根据实际电动机的参数，设置电压、电流、转速等参数。

3.4 搭建仿真电路1. 从模型库中选择适当的电源、负载等模块，与直流电动机模块相连，搭建完整的电路。

2. 为了观察特性曲线，还可以添加示波器模块。

3.5 配置仿真参数1. 打开仿真参数设置界面，设置仿真开始时间、结束时间、步长等参数。

2. 点击“确定”，完成仿真配置。

4. 运行仿真与分析结果1. 点击“开始仿真”按钮，运行仿真程序。

2. 仿真结束后，观察示波器显示的特性曲线，分析电动机在不同工作状态下的性能。

基于MATLAB的直流电动机分级起动仿真分析

基于MATLAB的直流电动机分级起动仿真分析直流电动机负载在工矿企业里有较广泛的应用，常用于重要安全设备的驱动，为确保设备安全的最后保障；分析优化直流电动机起动情况，加快泵组起动速度，对设备安全将有很大帮助。

关键字：直流电动机；起动；仿真直流电动机（direct current machine）是指能将直流电能转换成机械能的旋转电动机。

它是能实现直流电能和机械能转换的电动机。

直流电动机负载在工矿企业里有较广泛的应用，常用于重要安全设备的驱动，为确保设备安全的最后保障；分析优化直流电动机起动情况，加快泵组起动速度，对设备安全将有很大帮助；一般情况下大容量直流电动机均采用分级起动方式，由于电动机参数与负载参数均有差异，故在此仅用一常见直流他励电动机模型仿真后得出趋势，供分析参考。

从波形中可看出：1、缩短第一级电阻切除时间，起动电流I’1较之前有较大上升，主要体现在第二级电阻切除时。

2、缩短第二级电阻切除时间，第二级电阻切除时电流有所上升，但未超出第一级电阻切除时的电流。

3、缩短第三级电阻切除时间，未有明显变化。

4、三级电阻切除时间全部缩短时，起动电流I’1、I’2有较明显上升，幅度与缩短第一级起动时间时相仿。

5、第三级电阻切除时间大幅减少时，起动电流I’3也有超过I’1。

从以上结果可以得出以下结论：1、缩短三级电阻切除时间时，转矩均能达到要求，不会对电动机起动时间造成负面影响。

2、三级电阻切除时间中，对起动电流影响最大的是T1，最小的是T3；对起动转矩影响最大的是T2，最小的是T3。

因此，在优化电动机起动时间的角度看，缩短第一级电阻切除时间虽然能提高转矩，但对电动机起动电流影响较大，影响电动机状态；缩短第二级电阻切除时间综合效果最佳，但应合理掌握尺度；缩短第三级电阻切除时间效果也较好，且对电动机状态影响最小，但同样，也需合理掌握尺度；最佳方式为第二级电阻切除时间以其电流I’2不超过I’1为最佳，第三级电阻切除时间可较大幅度缩短。

基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统仿真综述

基于MATLAB 的直流电机双闭环调速系统仿真姓名：张xx学113220110x华北电力大学2014 年4 月基于MATLAB 的直流电机双闭环调速系统摘要直流电动机具有良好的起动、制动性能，宜于在大范围内平滑调速，在许多需要调速或快速正反向的电力拖动领域中得到了广泛的应用。

从控制的角度来看，直流调速还是交流拖动系统的基础。

该系统中设置了电流检测环节、电流调节器以及转速检测环节、转速调节器，构成了电流环和转速环，前者通过电流元件的反馈作用稳定电流，后者通过转速检测元件的反馈作用保持转速稳定，最终消除转速偏差，从而使系统达到调节电流和转速的目的。

该系统起动时，转速外环饱和不起作用，电流内环起主要作用，调节起动电流保持最大值，使转速线性变化，迅速达到给定值；稳态运行时，转速负反馈外环起主要作用，使转速随转速给定电压的变化而变化，电流内环跟随转速外环调节电机的电枢电流以平衡负载电流。

并通过Simulink 进行系统的数学建模和系统仿真，分析双闭环直流调速系统的特性。

关键词：直流电机，双闭环，PWM ,转速调节器，电流调节器，SimulinkStudy of the Speed-adjusting Technology for DC Motor based onMatlabAbstractThe design uses thyristors, diodes and other devices designs a speed, current double -loop SCR DC converter system. The system sets up the current detecting aspect, th e current regulator ACR and the speed detecting link, speed regulator ASR, composes the current central and the speed central, the former through the feedback of the current components to level off the current, the latter through the feedback of speed dete cting device to maintain the speed stably and finally eliminates the deviation of speed bias. ，thus allowing the system to the purpose of regulating the current and speed. when the system starts, the speed outer ring saturats non-functional, the current inner ring plays a major role to regulate the starting current to maintain the maximum so that the speed linear change, to reach a given value; when it operates steadily, the speed negative feedback from the outer ring plays a major role ,to let the speed changes with the given speed voltage , at the same time the current inner ring regulates the armature current of motor adjustment to balance the load current. Simulink for system through mathematical modeling and system simulation. Finally display control system model and the results of anti-truth.Keywords: DC motor, Double-loop, PWM, the speed regulator, the current regulator ，Simulink目录、八―.前言 (4)第一章绪论 (6)1． 1 直流调速系统的概述 (6)1.1.1 直流电动机的调速方法 (6)1.2 PWM 的相关介绍 (7)第二章总体方案设计 (8)2.1 方案比较 (8)2.2 方案论证 (8)2.3 方案选择 (9)2.4 设计参数 (9)第三章单元模块的仿真电路设计. (10)3.1 转速给定电路设计 (10)3.2 转速检测电路设计 (10)3.3 电流检测电路设计 (11)3.4 整流及晶闸管保护电路设计. (12)第四章双闭环直流调速系统的仿真设计 (12)4.1 转速、电流双闭环直流调速系统的组成及其静特性 (13)4.1.1 双闭环调速系统的组成 (13)4.1.2 稳态结构框图和静特性 (15)4.1.3 稳态参数计算 (17)4.2 转速、电流双闭环直流调速系统的动态模型 (17)4.2.1 动态抗扰性能分析 (19)4.3 调节器的设计 (20)4.3.1 电流调节器的设计 (21)4.3.2 转速调节器的设计 (23)4.3.3 调速系统的开环传递函数 (25)第五章系统调试 (25)5.1 系统MATLAB 仿真 (25)5.2 系统的建模与参数设置. (25)5.3 系统仿真结果的输出及结果分析. (26)、八、•前言自70 年代以来，国外在电气传动领域内，大量地采用了“晶闸管直流电动机调速”技术（简称KZ —D 调速系统），尽管当今功率半导体变流技术已有了突飞猛进的发展，但在工业生产中KZ —D 系统的应用还是占有相当的比重。

基于matlab的转速、电流反馈控制直流调速系统的simulink仿真

转速、电流反馈控制直流调速系统的仿真基本数据如下：1.直流电动机：V U N 220=、A I N 136=、min/1460r n N =)min /(132.01-∙=r V C e ，允许过载倍数λ=1.5；2.晶闸管装置放大系数：40=s K ；电枢回路总电阻：R=0.5Ω；4.时间常数：s T l 03.0=，s T m 18.0=；电流反馈系数A V I U Nim /05.05.1*==β；转速反馈系数：)min /(007.01460101*-⋅===r V n U N nm α无静差，电流超调量%5≤i σ，空载起动到额定转速时的转速超调量%10≤n σ。

一、电流环仿真图1电流环仿真模型图2仿真结果图3无超调图4较大超调二、双闭环仿真仿真结果显示在直流电动机的恒流升速阶段，电流值低于200A，因为电流调节系统受到电动机反电动势的扰动，为一个线性渐增的扰动量，系统做不到无静差。

把转速调节器的输出当作电流调节器的输入，再用电流调节器的输出去控制电力电子变换器UPE。

从闭环结构上看，电流环在里面，称作内环；转速环在外边，称作外环，构成转速、电流双闭环调速系统。

图5双闭环调速系统仿真模型图6转速环空载高速起动图7转速环满载高速起动图8转速环抗扰波形三、分析总结双闭环调速系统起动过程的电流和转速波形是接近理想快速起动过程的波形。

按照ASR在起动过程中的饱和情况，可将起动过程分为三个阶段：电流上升阶段、恒流升速阶段和转速调节阶段。

从起动时间上看，Ⅱ阶段恒流升速是主要的阶段，因此双闭环系统基本上实现了电流受限制下的快速起动，利用了饱和非线性控制方法，达到“准时间最优控制”。

带PI调节器的双闭环调速系统还有转速必超调的特点。

在双闭环调速系统中，ASR的作用是对转速的抗扰调节并使之在稳态时无静差，其输出限幅决定允许的最大电流；ACR的作用是电流跟随，过流自动保护和及时抑制电压波动。

与带电流截止负反馈的直流调速系统相比，双闭环控制直流调速系统充分利用电机允许的过载能力，在转速上升阶段始终保持电机允许电流的最大值，使电机转速以最大加速度上升；在到达稳定转速后，电流又能在短时间内降下来，使转矩与负载相平衡从而稳态运行，有良好的起动性能。

基于Matlab的直流无刷电机IP控制的设计与仿真

0.643
-0.512
处理方法以满足更多的数据处理需求，将是下一步
0.352
-0.309
-0.317
0.339
0.477
发提高了实验的工作效率，促进了实验室的发展，
两相绕组工作。
(
)
JLs + J ( R s + G c ( s ) β ) s + 1.5K t α + G c ( s ) K p s + 1.5K t G c ( s ) K p
3
2
（2）
相对于 PI 控制策略的无刷直流电机调速系
统，IP 控制策略的闭环传递函数具有相同的特征方
真结果表明该系统速度环的抗干扰能力提高了。
2
83
舰船电子工程
无刷直流电动机控制
节器的速度环控制系统，如图 3 所示。电流环作为
普通的无刷直流电机采用三相电压型逆变器
为，β(s) 为电流环反馈回路传递函数。
速度环的内环，其中 G c (s) 为控制器传递函数表示
供电，其定子绕组为星型接法，如图 1 所示，其中
响应能力增强。根据幅频响应曲线可知增大 IP 控
制器比例增益可以提高系统响应带宽，而稳定裕度
变换很小，保留了原系统的鲁棒性。
5
结语
［5］黎永华，皮佑国. 基于磁定位原理的永磁同步电机转子
初始位置定位研究［J］. 电气传动，2010，40（3）：28-31.
［6］陆华才，徐月同，杨伟民，等. 表面式永磁直线同步电机
loop，and the motor can obtain the speed response without overshoot，and has strong anti-disturbance ability. The simulation results

实验四：直流电动机的MATLAB仿真实验

clearUN=220;PN=5.5;IN=30.4;nN=1000;Ra=0.55;Rf=430;IaN=IN-UN/Rf;CePhi=(UN-Ra*IN)/nN;CtPhi=9.55*CePhi;Ia=0:IN;n=UN/CePhi-Ra/CePhi*Ia;Te=CtPhi*Ia;T2N=9500*PN/nN;figure(1);plot(Te,n,'*');xlabel('电磁转矩');ylabel('转速');ylim([0,1200]);figure(2);plot(Te,n,'rs');xlabel('电磁转矩');ylabel('转速');hold on;for coef=1:-0.25:0.25;U=UN*coef;n=U/CePhi-Ra/(CePhi-Ra)/(CePhi*CtPhi)*T e;plot(Te,n,'k-');str=strcat('U=',num2str(U),'V');sy=1000*coef;text(50,sy,str);endylim([0,1200]);figure(3);Rc=0;n=UN/CePhi-(Ra+Rc)/(CePhi*CtPhi)*Te; plot(Te,n,'rs');xlabel('电磁转矩');ylabel('转速');hold on;U=UN;for Rc=0:2.0:8.0;n=U/CePhi-(Ra+Rc)/(CePhi*CtPhi)*Te; plot(Te,n,'k-');str=strcat('R=',num2str(Ra+Rc),'\Omega'); sy=260*(4-Rc*0.5);text(50,sy,str);endylim([0,1200]);figure(4);Rc=0;n=UN/CePhi-(Ra+Rc)/(CePhi*CtPhi)*Te; plot(Te,n,'rs');xlabel('电磁转矩');ylabel('转速');hold on;U=UN;for coef=0.5:0.25:1.3;Ce=CePhi*coef;Ct=CtPhi*coef;n=U/Ce-Ra/(Ce*Ct)*Te;plot(Te,n,'k-');str=strcat('\phi=',num2str(coef),'\phiN');sy=600*(4-coef*2.1);text(50,sy,str);endylim([0,2500])Figure(1):固有机械特性曲线Figure(2):降低电压人为机械特性曲线图2-45 直流电动机串联电阻起动仿真结果Figure(3):增加电枢电阻人为机械特性曲线Figure(4):改变磁通人为机械特性曲线图2-46 直流电动机串起电阻起动的转速—电流关系仿真结果图2-41 直流电动机直接起动仿真模型原理图图2-42 直流电动机直接起动仿真结果图2-43直流电动机直接起动转速—电枢电流关系图2-44 直流电动机串联电阻启动仿真模型原理图。