开环直流调速系统的动态建模与仿真.

开

环

直

流

调

速

系

统

的

动

态

建

模

与

仿

真

学院：电气与控制工程学院

班级：

学号：

姓名：

设计题目：

开环直流调速系统的动态建模与仿真

设计目的：

1.掌握开环直流调速系统的建模方法

2.熟悉MATLAB/Simulink的使用方法

MATLAB的概述：

MATLAB是矩阵实验室（Matrix Laboratory）的简称，是美国MathWorks公司出品的商业数学软件，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，主要包括MATLAB和Simulink两大部分。

MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言（如C、Fortran）的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB是目前国际上最流行，应用最广泛的科学与工程计算软件，它由MATLAB语言，MATLAB工作环境，MATLAB图像处理系统，MATLAB数据函数库，MATLAB应用程序接口五大部分组成的集数值计算，图形处理，程序开发为一体的功能强大的系统．它应

用于自动控制，数学计算，信号分析，计算机技术，图像信号处理，财务分析，航天工业，汽车工业，生物医学工程，语音处理和雷达工程等各行业，也是国内高校和研究部门进行许多科学研究的重要工具。 MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学,工程中常用的形式十分相似,故用MATLAB来解算问题要比用C,FORTRAN等语言完相同的事情简捷得多。

MATLAB是以矩阵运算为基础的交互式程序语言，能够满足科学、工程计算和绘图的需求。与其它计算机语言相比，其特点是简洁和智能化，适应科技专业人员的思维方式和书写习惯，使得编程和调试效率大大提高。它用解释方式工作，键入持续后立即得出结果，人机交互性能好，易于调试并被科技人员所乐于接受。特别是它可适应多种平台，并且随着计算机硬软件的更新及时升级，因此MATLAB语言在国外的大学工学院中，特别是频繁进行数值计算的电子信息类学科中，已经成为每个学生都掌握的工具了。它大大提高了课程教学、解题作业、分析研究的效率。

设计参数：

直流调速系统的基本数据如下:晶闸管三相桥式全控整流电路供电的双闭环直流调速系统,直流电动机:220V,136A,1460r/min,电枢电阻Ra=0.2Ω,允许过载倍数λ=1.5;电枢回路总电阻:R=0.5Ω,电枢回路总电感:L= 15mH,电动机轴上的总飞轮力矩:GD2= 22.5N·m2,晶闸管装置:放大系数Ks=40,电流反馈系数:β=0.05V/A,转速反馈系数:α=0.007Vmin/r,滤波时间常数:Toi=0.002s ,Ton=0.01s

相关参数的计算：

查表可得三相桥式电路的平均失控时间

Ts=0.00167s

=

e C N a N N n R I U -=14602.0136220⨯- =0.132 V ·min/r e m C C π30

=

电磁时间常数 l T =s s R L 03.05

.0015.0=== 机电时间常数 m T =s s C C R GD m e 18.0`132.030132.03755.05.223752=⨯⨯⨯⨯==π

P K 82.4=

设计方案：

直流调速系统的仿真有两种方法：

1：根据系统的动态结构图进行仿真

2：用power system 的相关模块仿真

由于本次设计比较简单所以采用方法一

仿真模型与结果：

无干扰时：

转速：

电流

1s后加入扰动：(扰动值取100)

转速：

电流

电势

实验心得：

本次控制系统仿真设计实习中，我学到了S imulink仿真的一些方法，更加深入的了解了MATLAB这款非常优秀的数学软件。通过它使我对运动控制系统的设计有了很大的帮助。MATLAB是一个基于矩阵运算的软件，它的运算功能非常强大，编程效率高，强大而智能化的作业图功能，可扩展性强，simulink动态仿真功能，主要用于仿真、验证、算法思想是否正确。利用MATLAB，可以使原本复杂的计算过程大大简化，在处理矩阵、复数运算的过程中尤其明显。

虽然我们的实习只有短短一周，但是我们却学到了很多课本上学不到的东西。由于我们做过运控的期中的大作业，所以在这次实习的时候软件运用起来还算是比较顺利的。通过本次实习，不仅加强了我的动手能力而且还让我知道了有时候一个人解决不了的问题两个人或者三个人可以解决，所以在遇到问题时大家可以一起商量、一起解

决。最后对帮助我的老师与同学再次表示感谢！

参考资料：

[1] 陈伯时．电力拖动自动控制系统——运动控制系统．北京：机械工业出版社2005

[2] 张荣巍，李汉强．运动控制系统．武汉：武汉理工大学出版社，第1版．2006