实验十八—离散系统的Simulink仿真

学生实验报告

报告内容

一、实验目的

1．掌握离散系统的 SIMULINK 建模方法。 2．掌握离散系统响应，频域响应的SIMULINK 仿真方法。

二、实验原理介绍

离散系统的 SIMULINK 建模、仿真方法与连续连续系统的相似，其系统模型主要有 z域模型、传输函数模型和状态空间模型的形式。

现采用图1 的形式建立系统仿真模型，结合如下仿真的命令，可得到系统的状态空间变量、频率响应曲线、单位阶跃响应和单位冲激响应的波形

ln1 Out1

图1 系统响应Simulink 仿真的综合模型

仿真命令：

[A,B,C,D]=d linmod( ‘模型文件名' ) % 求状态空间矩阵。注意：'模型文件名'不含扩展名dimpulse(A,B,C,D) %求冲激响应的波形

dimpulse(A,B,C,D,1,N1:N2)% 求k=N1—N2 曲线(步长为1)的冲激响应

dimpulse(A,B,C,D,1,N1 ： N :N2)%求冲激响应在k=N1—N2曲线(步长为 N )的部分样值dstep(A,B,C,D) %绘制系统阶跃响应的波形

dstep(A,B,C,D,1,N1: N :N2)

dbode(A,B,C,D,Ts) ；%求频率响应(频率范围：0~ ，即 0~ )。Ts 为取样周期，

Ts

一般取Ts=1.

dbode(A,B,C,D,Ts,iu:w0: w:w1) ；%求频率响应(频率范围：w0 w1，即(w0 w1)

Ts ，

w 为频率步长)：iu 为系统输入端口的编号，系统只有一个输入端口时取iu=1.

以上命令，可以逐条在MATLAB命令窗口输入、执行，也可编写成M文件并运行，获得所需结果

三、实验内容

1、离散系统时域框图如图18-9 所示。建立SIMULINK模型，求其状态空间矩阵、系统函数

表达式、冲激响应、阶跃响应和频率特性。

图18-9

系统模型

M文件程序：

syms z

[A,B,C,D]=dlinmod('l18')

I=[1 0;0 1];

H=C*inv(z*I-A)*B+D

figure(6);

subplot(2,1,1);dimpulse(A,B,C,D);grid; subplot(2,1,2);dstep(A,B,C,D);grid;

figure(7);grid

dbode(A,B,C,D,1,1,0:0.001:2*pi) 系统的状态空间矩阵：

A =-0.2500 0

0 0.3333

B = 1.0000

1.0000

C =-0.2500 0.3333

D =2

H =-1/(4*z+1)+1/(3*z-1)+2

四、实验结论与心得

成绩教师签名批改时间年月日

永磁交流伺服电机位置反馈传感器检测相位与电机磁极相位的对齐方式

2008-11-07 来源：internet 浏览：504

主流的伺服电机位置反馈元件包括增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等。为支持永磁交流伺服驱动的矢量控制，这些位置反馈元件就必须能够为伺服驱动器提供永磁交流伺服电机的永磁体磁极相位，或曰电机电角度信息，为此当位置反馈元件与电机完成定位安装时，就有必要调整好位置反馈元件的角度检测相位与电机电角度相位之间的相互关系，这种调整可以称作电角度相位初始化，也可以称作编码器零位调整或对齐。下面列出了采用增量式编码器，绝对式编码器，正余弦编码器，旋转变压器等位置反馈元件的永磁交流伺服电机的传感器检测相位与电机电

角度相位的对齐方式。

增量式编码器的相位对齐方式

在此讨论中，增量式编码器的输出信号为方波信号，又可以分为带换相信号的增量式编码器和普通的增量式编码器，普通的增量式编码器具备两相正交方波脉冲输出信号A 和B，以及零位信号Z；带换相信号的增量式编码器除具备ABZ 输出信号外，还具备互差120 度的电子换相信号UVW ，UVW 各自的每转周期数与电机转子的磁极对数一致。带换相信号的增量式编码器的UVW 电子换相信号的相位与转子磁极相位，或曰电角度相位之间的对齐方法如下：

1.用一个直流电源给电机的UV 绕组通以小于额定电流的直流电，U 入，V 出，将电机轴定向至一个平衡位置；

2.用示波器观察编码器的U 相信号和Z 信号；

3.调整编码器转轴与电机轴的相对位置；

4.一边调整，一边观察编码器U 相信号跳变沿，和Z 信号，直到Z 信号稳定在高电平上（在此默认Z 信号的常态为低电平），锁定编码器与电机的相对位置关系；

5.来回扭转电机轴，撒手后，若电机轴每次自由回复到平衡位置时，Z 信号都能稳定在高电平上，则对齐有效。

撤掉直流电源后，验证如下：

1.用示波器观察编码器的U 相信号和电机的UV 线反电势波形；

2.转动电机轴，编码器的U相信号上升沿与电机的UV 线反电势波形由低到高的过零点重合，编码器的Z 信号也出现在这个过零点上。

上述验证方法，也可以用作对齐方法。

需要注意的是，此时增量式编码器的U 相信号的相位零点即与电机UV 线反电势的相位零点对齐，由于电机的U 相反电势，与UV 线反电势之间相差30 度，因而这样对齐后，增量式编码器的U 相信号的相位零点与电机U 相反电势的-30度相位点对齐，而电机电角度相位与U 相反电势波形的相位一致，所以此时增量式编码器的U 相信号的相位零点与电机电角度相位的-30 度点对齐。

有些伺服企业习惯于将编码器的U 相信号零点与电机电角度的零点直接对齐，为达到此目的，可以：

1.用3个阻值相等的电阻接成星型，然后将星型连接的3 个电阻分别接入电机的UVW 三相绕组引线；

2.以示波器观察电机U 相输入与星型电阻的中点，就可以近似得到电机的U 相反电势波形；

3.依据操作的方便程度，调整编码器转轴与电机轴的相对位置，或者编码器外壳与电机外壳的相对位置；

4.一边调整，一边观察编码器的U 相信号上升沿和电机U 相反电势波形由低到高的过零点，最终使上升沿和过零点重合，锁定编码器与电机的相对位置关系，完成对齐。

由于普通增量式编码器不具备UVW 相位信息，而Z 信号也只能反映一圈内的一个点位，不具备直接的相位对齐潜力，因而不作为本讨论的话题。

绝对式编码器的相位对齐方式绝对式编码器的相位对齐对于单圈和多圈而言，差别不大，其实都是在一圈内对齐编码器的检测相位与电机电角度的相位。早期的绝对式编码器会以单独的引脚给出单圈相位的最高位的电平，利用此电平的0和1的翻转，也可以实现编码器和电机的相位对齐，方法如下：