直流电机调速matlab仿真报告

直流电机调速matlab仿真报告

以直流电机调速Matlab仿真报告为标题

引言：

直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业、交通、家电等领域。在实际应用中，电机的调速控制是一项关键技术，可以使电机在不同工况下实现恒定转速或变速运行。本文将利用Matlab软件进行直流电机调速的仿真实验，旨在通过仿真结果分析不同调速控制策略的优劣，并提供一种基于Matlab的直流电机调速方法。

一、直流电机调速原理

直流电机的调速原理基于电压与转速之间的关系。电机的转速与输入电压成正比，即在给定电压下，电机转速可以通过调整电压大小来实现调速。常用的直流电机调速方法有电压调速、电流调速和PWM调速等。

二、Matlab仿真实验设置

本次仿真实验将以直流电机调速为目标，基于Matlab软件进行实验设置。首先，需要建立电机的数学模型，包括电机的转速、电流和电压等参数。其次，选择合适的调速控制策略，如PID控制、模糊控制或神经网络控制等。最后，通过调节电压输入，观察电机的转速响应和稳定性。

三、PID控制调速实验

1. 实验目的

本实验旨在通过PID控制器对直流电机进行调速控制，并分析不同PID参数对控制效果的影响。

2. 实验步骤

(1) 建立直流电机的数学模型；

(2) 设计PID控制器，包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd；

(3) 利用Matlab软件进行仿真，设定电机的目标转速和初始转速；

(4) 通过调节PID参数，观察电机的转速响应和稳定性。

3. 实验结果与分析

根据实验设置，我们分别对比了不同PID参数值下的电机转速响应曲线。结果显示，在合适的PID参数设置下，电机能够实现快速响应和稳定控制。但是，过大或过小的PID参数值都会导致转速超调或调速不稳定的问题。

四、模糊控制调速实验

1. 实验目的

本实验旨在通过模糊控制器对直流电机进行调速控制，并分析不同模糊规则和输入输出的影响。

2. 实验步骤

(1) 建立直流电机的数学模型；

(2) 设计模糊控制器，包括模糊规则、输入变量和输出变量；

(3) 利用Matlab软件进行仿真，设定电机的目标转速和初始转速；

(4) 通过调节模糊规则和输入输出变量，观察电机的转速响应和稳定性。

3. 实验结果与分析

根据实验设置，我们分别对比了不同模糊规则和输入输出变量下的电机转速响应曲线。结果显示，合理的模糊规则和输入输出变量设置能够有效地提高电机的调速性能。但是，过多的模糊规则或复杂的输入输出变量会增加系统计算量和调试难度。

五、神经网络控制调速实验

1. 实验目的

本实验旨在通过神经网络控制器对直流电机进行调速控制，并分析不同网络结构和训练算法的影响。

2. 实验步骤

(1) 建立直流电机的数学模型；

(2) 设计神经网络控制器，包括网络结构和训练算法；

(3) 利用Matlab软件进行仿真，设定电机的目标转速和初始转速；

(4) 通过调节网络结构和训练算法，观察电机的转速响应和稳定性。

3. 实验结果与分析

根据实验设置，我们分别对比了不同网络结构和训练算法下的电机

转速响应曲线。结果显示，适当的网络结构和训练算法可以有效提高电机的调速性能。但是，过于复杂的网络结构或缺乏有效的训练数据会导致网络无法收敛或调速效果不佳。

六、总结与展望

本文基于Matlab软件进行了直流电机调速的仿真实验，并分析了不同调速控制策略的优劣。通过实验结果可以看出，PID控制、模糊控制和神经网络控制都能够实现直流电机的调速控制，但每种方法都有其优势和局限性。未来的研究可以进一步探索优化的调速控制策略，提高电机的调速性能和稳定性。

参考文献：

[1] 王凤杰, 陈宇轩. 基于模糊控制的直流电机调速系统设计[J]. 现代电子技术, 2018(23): 150-152.

[2] 张三, 李四. 基于神经网络的直流电机调速控制研究[J]. 电机与控制应用, 2019(6): 45-48.

基于Matlab无刷直流电机控制系统设计与仿真开题报告

. 山东科技大学 本科毕业设计（论文）开题报告 题目基于MATLAB无刷直流电机控制系统的设计与仿真 专题Matlab仿真 学院名称信息与电气工程电学院 专业班级电气工程及其自动化08-3班 学生姓名滕飞 学号 6 指导教师宋保业 填表时间：年月日

计（论文） 题目 基于Mtalab无刷直流电机控制系统的设计与仿真 设计（论文）类型（划“√”）工程设计应用研究开发研究基础研究其它√ 一、本课题的研究目的和意义 无刷直流电机(Bru shlessDCMotor，以下简称BLDC)是随着电力电子技术及新型永磁材料的发展而迅速成熟起来的一种新型电机。以其体积小、重量轻、效率高、惯量小和控制精度高等优点，同时还保留了普通直流电动机优良的机械特性，广泛应用于光驱、智能机器人、电动交通工具等领域。随着无刷直流电机应用领域的不断扩大，要求控制系统设计简易、成本低廉、控制算法合理、开发周期短。建立无刷直流电机控制系统的仿真模型，可以有效的节省控制系统设计时间，及时验证施加于系统的控制算法，观察系统的控制输出；同时可以充分利用计算机仿真的优越性，人为地改变系统的结构、加入不同的扰动和参数变化，以便考察系统在不同结构和不同工况下的动、静态特性。 永磁直流无刷电动机具有效率高、功率密度大、转动惯量小、调速性能好等一系列优点，己经在工业、交通、航空航天、军工、伺服控制领域以及家用电器领域得到广泛应用，虽然我国和国外在电机制造技术方面的差距不大，但是控制系统的研究和开发却需要加大力度。从另外一个角度来讲，我国的稀土资源特别丰富，占世界总储量的75%，发展直流无刷电动机产业对发展我国的经济有特殊的意义。

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 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

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。 4. 转速调节器ASR设计 .................................................................错误!未定义书签。 5. 电流调节器ACR设计.................................................................错误!未定义书签。 6. 限幅电路的设计 .........................................................................错误!未定义书签。 八、系统仿真 ..........................................................................................错误!未定义书签。 1. 使用普通限幅器进行仿真..........................................................错误!未定义书签。 2. 积分输出加限幅环节仿真..........................................................错误!未定义书签。 3. 使用积分带限幅的PI调节器仿真.............................................错误!未定义书签。 九、总结 ..................................................................................................错误!未定义书签。

直流电机调速matlab仿真报告

直流电机调速matlab仿真报告 以直流电机调速Matlab仿真报告为标题 引言： 直流电机是一种常见的电动机，广泛应用于工业、交通、家电等领域。在实际应用中，电机的调速控制是一项关键技术，可以使电机在不同工况下实现恒定转速或变速运行。本文将利用Matlab软件进行直流电机调速的仿真实验，旨在通过仿真结果分析不同调速控制策略的优劣，并提供一种基于Matlab的直流电机调速方法。 一、直流电机调速原理 直流电机的调速原理基于电压与转速之间的关系。电机的转速与输入电压成正比，即在给定电压下，电机转速可以通过调整电压大小来实现调速。常用的直流电机调速方法有电压调速、电流调速和PWM调速等。 二、Matlab仿真实验设置 本次仿真实验将以直流电机调速为目标，基于Matlab软件进行实验设置。首先，需要建立电机的数学模型，包括电机的转速、电流和电压等参数。其次，选择合适的调速控制策略，如PID控制、模糊控制或神经网络控制等。最后，通过调节电压输入，观察电机的转速响应和稳定性。 三、PID控制调速实验

1. 实验目的 本实验旨在通过PID控制器对直流电机进行调速控制，并分析不同PID参数对控制效果的影响。 2. 实验步骤 (1) 建立直流电机的数学模型； (2) 设计PID控制器，包括比例系数Kp、积分系数Ki和微分系数Kd； (3) 利用Matlab软件进行仿真，设定电机的目标转速和初始转速； (4) 通过调节PID参数，观察电机的转速响应和稳定性。 3. 实验结果与分析 根据实验设置，我们分别对比了不同PID参数值下的电机转速响应曲线。结果显示，在合适的PID参数设置下，电机能够实现快速响应和稳定控制。但是，过大或过小的PID参数值都会导致转速超调或调速不稳定的问题。 四、模糊控制调速实验 1. 实验目的 本实验旨在通过模糊控制器对直流电机进行调速控制，并分析不同模糊规则和输入输出的影响。 2. 实验步骤 (1) 建立直流电机的数学模型；

毕业设计-基于MATLAB-SIMULINK的交流电动机调速系统仿真..-共27页

1 绪论 1.1课题研究背景及目的 1.1.1 研究背景 直流调速系统的主要优点在于调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能。在相当长时期内，高性能的调速系统几乎都是直流调速系统。尽管如此，直流调速系统却解决不了直流电动机本身的换向和在恶劣环境下的不适应问题，同时制造大容量、高转速及高电压直流电动机也十分困难，这就限制了直流拖动系统的进一步发展。 交流电动机自1985年出现后，由于没有理想的调速方案，因而长期用于恒速拖动领域。20世纪70年代后，国际上解决了交流电动机调速方案中的关键问题，使得交流调速系统得到了迅速的发展，现在交流调速系统已逐步取代大部分直流调速系统。目前，交流调速已具备了宽调速范围、高稳态精度、快动态响应、高工作效率以及可以四象限运行等优异特性，其稳、动态特性均可以与直流调速系统相媲美。 与直流调速系统相比，交流调速系统具有以下特点： （1）容量大； （2）转速高且耐高压； （3）交流电动机的体积、重量、价格比同等容量的直流电动机小，且结构简单、经济可靠、惯性小； （4）交流电动机环境使用性强，坚固耐用，可以在十分恶劣的环境下使用； （5）高性能、高精度的新型交流拖动系统已达同直流拖动系统一样的性能指标； （6）交流调速系统能显著的节能； 从各方面看，交流调速系统最终将取代直流调速系统。 1.1.1研究目的 本课题主要运用MATLAB-SIMULINK软件中的交流电机库对交流电动机调速系统进行仿真，由仿真结果图直接认识交流系统的机械特性。本文重点对三相交流调压调速系统进行仿真研究，认识PID调节器参数的改变对系统性能的影响，认识该系统动态及静态性能的优劣及适用环境。 1.2 文献综述

双闭环不可逆直流调速系统课程设计心得(matlab仿真设计)【模版】

双闭环晶闸管不可逆直流调速系统设计(matlab simulink 仿真) 前言 许多生产机械要求在一定的范围内进行速度的平滑调节，并且要求具有良好的稳态、动态性能。而直流调速系统调速范围广、静差率小、稳定性好以及具有良好的动态性能，在高性能的拖动技术领域中，相当长时期内几乎都采用直流电力拖动系统。双闭环直流调速系统是直流调速控制系统中发展得最为成熟，应用非常广泛的电力传动系统。它具有动态响应快、抗干扰能力强等优点。我们知道反馈闭环控制系统具有良好的抗扰性能，它对于被反馈环的前向通道上的一切扰动作用都能有效的加以抑制。采用转速负反馈和PI调节器的单闭环的调速系统可以再保证系统稳定的条件下实现转速无静差。但如果对系统的动态性能要求较高，例如要求起制动、突加负载动态速降小等等，单闭环系统就难以满足要求。这主要是因为在单闭环系统中不能完全按照需要来控制动态过程的电流或转矩。在单闭环系统中，只有电流截止至负反馈环节是专门用来控制电流的。但它只是在超过临界电流值以后，强烈的负反馈作用限制电流的冲击，并不能很理想的控制电流的动态波形。在实际工作中，我们希望在电机最大电流限制的条件下，充分利用电机的允许过载能力，最好是在过度过程中始终保持电流（转矩）为允许最大值，使电力拖动系统尽可能用最大的加速度启动，到达稳定转速后，又让电流立即降下来，使转矩马上与负载相平衡，从而转入稳态运行。这时，启动电流成方波形，而转速是线性增长的。这是在最大电流转矩的条件下调速系统所能得到的最快的启动过程。 随着社会化大生产的不断发展，电力传动装置在现代化工业生产中的得到广泛应用，对其生产工艺、产品质量的要求不断提高，这就需要越来越多的生产机械能够实现制动调速，因此我们就要对这样的自动调速系统作一些深入的了解和研究。本次设计的课题是双闭环晶闸管不可逆直流调速系统，包括主电路和控制回路。主电路由晶闸管构成，控制回路主要由检测电路，驱动电路构成，检测电路又包括转速检测和电流检测等部分。 按电机的类型不同,电气传动又分交流调速和直流调速。直流调速是指人为地或自动地改变直流电动机的转速,以满足工作机械的要求。从机械特性上看,就是通过改变电动机的参数或外加工电压等方法来改变电动机的机械特性,从而改变电动机机械特性和工作特性机械特性的交点,使电动机的稳定运转速度发生变化。直流电动机具有良好的起、制动性能，宜于在广泛范围内平滑调速，在轧钢机、矿井卷扬机、挖掘机、海洋钻机、金属切削机床、造纸机、高层电梯等需要高性能可控电力拖动的领域中得到了广泛的应用。近年来，交流调速系统发展很快，然而直流拖动系统无论在理论上和实践上都比较成熟，并且从反馈闭环控制的角度来看，它又是交流拖动控制系统的基础，所以直流调速系统在生产生活中有着举足轻重的作用。另一方面，需要指出的是电气传动与自动控制有着密切的关系。调速传动的控制装置主要是各种电力电子变流器，它为电动机提供可控的直流或交流电流，并成为弱电控制强电的媒介。可以说，电力电子技术的进步是电气传动调速系统发展的有力地推动。把这两者结合起来研究直流调速系统，更有利于对直流调速系统的全面认识.

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。 五、仿真及其分析 1.描述每个模块的功能 参考Matlab自带的直流电机双闭环调速的SIMULINK仿真模型

根据MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

《机电控制系统分析与设计》课程大作业之一 基于MATLAB 的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真 1 计算电流和转速反馈系数 β=U im ?I dm =10V 4A =1.25Ω α=U nm ?n =10500 =0.02V ?min/r 2 按工程设计法，详细写出电流环的动态校正过程和设计结果 根据设计的一般原则“先内环后外环”，从内环开始，逐步向外扩展。在这里，首先设计电流调节器，然后把整个电流环看作是转速调节系统中的一个环节，再设计转速调节器。 电流调节器设计分为以下几个步骤： a 电流环结构图的简化 1） 忽略反电动势的动态影响 在按动态性能设计电流环时，可以暂不考虑反电动势变化的动态影响，即 E ≈0。这时，电流环如下图所示。

2） 等效成单位负反馈系统 如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内，同时把给定信号改成 U *i (s ) /β ，则电流环便等效成单位负反馈系统。 3） 小惯性环节近似处理 由于T s 和 T 0i 一般都比T l 小得多，可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节，其时间常数为 T ∑i = T s + T oi 简化的近似条件为 电流环结构图最终简化成图。 oi s ci 131T T ≤ ω

b 电流调节器结构的选择 1) 典型系统的选择： 从稳态要求上看，希望电流无静差，以得到理想的堵转特性，采用 I 型系统就够了。 从动态要求上看，实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大的超调，以保证电流在动态过程中不超过允许值，而对电网电压波动的及时抗扰作用只是次要的因素，为此，电流环应以跟随性能为主，应选用典型I 型系统 2) 电流调节器选择 电流环的控制对象是双惯性型的，要校正成典型 I 型系统，显然应采用PI 型的电流调节器，其传递函数可以写成 K i — 电流调节器的比例系数； τi — 电流调节器的超前时间常数 3) 校正后电流环的结构和特性 为了让调节器零点与控制对象的大时间常数极点对消，选择 则电流环的动态结构图便成为图a 所示的典型形式，其中 s s K s W i i i ACR ) 1()(ττ+=ms T l 8i ==τR K K K i s i I τβ=

单闭环直流调速系统的设计与仿真实验报告

比例积分控制的单闭环直流调速系统仿真 一、实验目的 1．熟练使用MATLAB 下的SIMULINK 仿真软件。 2．通过改变比例系数 以及积分时间常数τ的值来研究 和τ对比例积分控制的直流调速系统的影响。 二、实验内容 1．调节器的工程设计 2．仿真模型建立 3．系统仿真分析 三、实验要求 建立仿真模型，对参数进行调整，从示波器观察仿真曲线，对比分析参数变化对系统稳定性，快速性等的影响。 四、实验原理 图4-1 带转速反馈的闭环直流调速系统原理图 调速范围和静差率是一对互相制约的性能指标，如果既要提高调速范围，又要降低静差率，唯一的方法采用反馈控制技术，构成转速闭环的控制系统。转速闭环控制可以减小转速降落，降低静差率，扩大调速范围。在直流调速系统中，将转速作为反馈量引进系统，与给定量进行比较，用比较后的偏差值进行系统控制，可以有效的抑制甚至消除扰动造成的影响。 当t=0时突加输入 时，由于比例部分的作用，输出量立即响应，突跳到 ，实现了快速响应；随后 按积分规律增长， 。在 时，输入突降为0， =0， = ，使电力电子变换器的稳态输出电压足以克服负载电流压降，实现稳态转速无静差。 五、实验各环节的参数及 和1/τ的参数的确定 5.1各环节的参数：

直流电动机：额定电压=220V，额定电流=55A,额定转速=1000r/min,电动机电动势系数=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=44，滞后时间常数=0.00167s。 电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数=0.00167s电力拖动系统机电时间常数=0.075s。 转速反馈系数=0.01V •min/r。 对应额定转速时的给定电压=10V。 稳态性能指标D=20，s 5% 。 5.2 和1/τ的参数的确定： PI调节器的传递函数为 其中，。 （1）确定时间常数 1）整流装置滞后时间常数； 2）转速滤波时间常数； 3）转速环小时间常数； （2）计算参数 按跟随和抗扰性都较好的原则，取h=5，则调节器超前时间常数，即积分时间常数： ，则 由此可得开环增益： 于是放大器比例放大系数： 六、仿真模型的建立 如图6-1为比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真框图，根据仿真框图，利用MATLAB下的SMULINK软件进行系统仿真，建立的仿真模型如图6-2所示。 图6-1 比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真框图

matlab电机仿真精华50例

MATLAB电机仿真精华50例 引言 在电机设计与开发过程中，仿真是非常重要的一环。通过使用MATLAB软件，可以模拟各种电机系统，并通过仿真来验证设计和优化控制算法。本文将介绍50个电机仿真的经典案例，涵盖了从传统直流电机到现代无刷直流电机的各种类型。 目录 1.直流电机仿真案例 1.直流电机速度控制仿真 2.直流电机转矩控制仿真 3.直流电机位置控制仿真 2.交流电机仿真案例 1.感应电机启动仿真 2.永磁同步电机转矩控制仿真 3.永磁同步电机鲁棒性仿真 3.无刷直流电机仿真案例

1.无刷直流电机速度控制仿真 2.无刷直流电机位置控制仿真 3.无刷直流电机参数识别仿真 直流电机仿真案例 直流电机速度控制仿真 直流电机速度控制是电机控制领域的经典问题。通过使用MATLAB中的控制工具箱，我们可以设计速度控制闭环，并进行仿真验证。以下是一个简单的直流电机速度控制仿真案例： 1.定义直流电机速度模型； 2.设计PI速度控制器； 3.运行仿真，观察速度响应曲线。 直流电机转矩控制仿真 直流电机转矩控制是实现精确转矩输出的关键。通过调节电机绕组的电流，可以控制电机的输出转矩。以下是一个简单的直流电机转矩控制仿真案例： 1.定义直流电机转矩模型； 2.设计PID转矩控制器； 3.运行仿真，观察转矩输出曲线。 直流电机位置控制仿真 直流电机位置控制是实现精确位置控制的关键。通过结合速度反馈和位置反馈，可以实现精确的位置控制。以下是一个简单的直流电机位置控制仿真案例： 1.定义直流电机位置模型； 2.设计PID位置控制器； 3.运行仿真，观察位置响应曲线。

交流电机仿真案例 感应电机启动仿真 感应电机启动是电机启动过程中的关键问题。通过仿真可以验证各种启动方法的性能和可行性。以下是一个简单的感应电机启动仿真案例： 1.定义感应电机启动模型； 2.设计电压频率启动方法； 3.运行仿真，观察启动时间和电流曲线。 永磁同步电机转矩控制仿真 永磁同步电机转矩控制是实现高效电机控制的关键。通过调节电机绕组的电流和磁场，可以控制电机的输出转矩。以下是一个简单的永磁同步电机转矩控制仿真案例： 1.定义永磁同步电机转矩模型； 2.设计控制器以控制电流和磁场； 3.运行仿真，观察转矩输出曲线。 永磁同步电机鲁棒性仿真 永磁同步电机鲁棒性是实现稳定性和鲁棒性的关键问题。通过仿真可以验证控制算法在不同参数变化和干扰下的性能表现。以下是一个简单的永磁同步电机鲁棒性仿真案例： 1.定义永磁同步电机模型； 2.设计鲁棒控制算法以应对参数变化和干扰； 3.运行仿真，观察系统的鲁棒性和稳定性。 无刷直流电机仿真案例 无刷直流电机速度控制仿真 无刷直流电机速度控制是实现高效电机控制的关键。通过调节电机绕组的电流和磁场，可以控制电机的输出转矩和速度。以下是一个简单的无刷直流电机速度控制仿真案例： 1.定义无刷直流电机速度模型；

基于Matlab的直流电动机特性曲线仿真

基于Matlab的直流电动机特性曲线仿真 1. 引言 直流电动机是一种广泛应用于工业、交通和家电等领域的电动机。其特性曲线是研究电动机性能的重要工具，能够反映出电动机在不同负载下的运行状态。本文将通过Matlab软件对直流电动机的特性曲线进行仿真分析。 2. 理论基础 2.1 直流电动机的工作原理 直流电动机通过电磁感应原理将电能转化为机械能。其主要组成部分包括定子、转子和电刷。当给电动机通电时，电流经过电刷与转子上的绕组产生磁场，磁场与定子上的绕组产生电磁力，使得转子旋转。 2.2 直流电动机的特性曲线

直流电动机的特性曲线主要包括转速-负载特性曲线、转矩-转 速特性曲线和电流-转速特性曲线。这些曲线能够反映出电动机在 不同负载下的运行状态，对于电动机的选型和使用具有重要意义。 3. Matlab仿真模型 本节将介绍如何使用Matlab软件构建直流电动机特性曲线的 仿真模型。 3.1 模型参数设置 首先，需要设置电动机的具体参数，如电动机的额定电压、额 定电流、额定功率、电枢电阻、电枢电感等。这些参数将直接影响 到仿真结果的准确性。 3.2 仿真模型构建 在Matlab中，可以使用Simulink工具搭建直流电动机的仿真 模型。模型主要包括电源模块、电动机模块、负载模块和测量模块。

其中，电动机模块为关键部分，需要选择合适的电动机模型以满足仿真需求。 3.3 仿真参数设置 在搭建完仿真模型后，需要设置仿真参数，如仿真时间、时间步长等。此外，还需要对测量模块进行设置，以获取所需的仿真数据。 4. 仿真结果与分析 完成仿真模型搭建和参数设置后，运行仿真程序，得到直流电动机的特性曲线。 4.1 转速-负载特性曲线 转速-负载特性曲线反映出电动机在不同负载下的运行状态。通过分析该曲线，可以了解电动机的启动性能、调速性能等。 4.2 转矩-转速特性曲线

直流电动机仿真研究报告

一、绪论 1、本课题研究意义 直流电动机具有良好的启动、制动性能，宜于在较大围平滑调速。长期以来，在电动机调速领域中，直流调速方法一直占主要地位。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、市电车、电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。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。 Matlab语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、信号处理、神经网络、图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软件，可用作动态系统的建模和仿真。 目前，电机控制系统越来越复杂，不断有新的控制算法被采用。仿真是对其进行研究的一个重要的不可缺少的手段。Matlab的仿真研究功能被成功方便地应用到各种科研过程中。 直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，通过这次课程设计使我学会用MATLAB进行基本仿真，通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综合运用MATLAB进行仿真，提高对直流电机知识的理解能力，解决实际问题的能力。学习使用MATLAB的一般方法、步骤，掌握Simulink的使用方法，以及其强大的仿真功能。学会用MATLAB仿真软件仿真直流电动机的机械特性，直流电动

机的起动和制动，直流电动机调速仿真，其中包括直流电动机的直接起动仿真，直流电动机电枢串联电阻起动仿真，直流电动机的能耗制动仿真，直流电动机反接制动仿真，直流电动机改变电枢电压调速仿真和直流电动机改变励磁电流调速仿真。 通过此次设计，增强了我的自我动手能力，了解直流电动机的各种人为改变参数的操作特性，理论联系实际，在实际的工作过程中积极地去发现问题、解决问题。 2、课题的主要容 了解直流电机工作原理、结构、基本电磁关系的基础上，对直流电动机的人为机械特性进行绘制，并且通过运用不同的起动和制动、调速方法对直流电动机的暂态过程进行仿真研究。而更好的理解直流电动机的的控制特性、控制规律、和工作特性。 1.学习并掌握直流电机的基本理论，理解直流电动机的基本工作原理与工作特性。 2.通过改变电枢电压、电枢电阻、改变磁通等方法获得各种人为机械特性，并 通过仿真得出结果。 3.直流电动机的起动运用直接起动或减压起动、电枢串电阻起动等方式，制动 运用回馈制动、反接制动、能耗制动等方式对直流电动机的起动和制动进行仿 真分析，建立仿真模型同时给出仿真结果。 4.调速分析主要是通过串联电阻、改变电枢电压或改变励磁电流调速方式来实现。建立仿真模型。

直流调速系统的MATLAB仿真

直流调速系统的MATLAB仿真 直流调速系统是一种常见的电动机调速系统，其通过控制电枢电流或 者换向电压，实现对电机转速的控制。MATLAB是一款功能强大的工程软件，可以进行系统的建模仿真和控制算法的开发，因此可以用来进行直流 调速系统的MATLAB仿真。 首先，我们需要对直流调速系统进行建模。直流调速系统的主要组成 部分包括电机、电流控制器和运动控制器。电机是系统的执行器，电流控 制器用来控制电机的电流，根据控制电机速度的需求调节电机的电压和电流。运动控制器用来计算输出控制电压，控制电机的转速。 在MATLAB中，可以使用Simulink工具箱进行系统的建模。Simulink 提供了丰富的电气元件库和控制元件库，方便用户进行系统的搭建。首先，我们需要在Simulink中搭建直流电机模型，可以使用电感、电阻和后验 电动势等元件来描述电机的特性。然后，可以添加电流控制器和运动控制器，分别用来控制电机的电流和速度。 在仿真过程中，我们可以通过输入电压的变化来模拟用户对电机速度 的调节。可以使用阶跃输入信号来模拟用户的控制输入。然后，通过对系 统进行仿真，观察输出转速的变化，并根据需要对控制算法进行调节。可 以使用MATLAB的绘图工具对输出转速进行可视化，也可以记录仿真过程 中的各种参数，方便后续的分析和处理。 当然，在进行直流调速系统的MATLAB仿真时，还可以加入一些其他 的因素，如电机负载变化、电机参数变化等。这些因素会对系统的动态性 能和稳态精度产生影响，因此需要在仿真过程中对其进行考虑。

总之，直流调速系统的MATLAB仿真可以帮助我们进行系统的设计和优化。通过对系统的建模和仿真，以及对仿真结果的分析，可以帮助我们更好地理解和掌握直流调速系统的原理和特性，并且为系统的实际应用提供指导和支持。

基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真

基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真 直流调压调速控制系统是工业自动化领域中常见的一种控制系统，它可以实现对直流电机的电压和速度进行精确的控制。本文基于MATLAB软件对直流调压调速控制系统进行了仿真，主要包括建立电路模型、设计控制器、进行系统仿真等步骤。通过仿真分析，可以验证控制系统的性能和稳定性，为实际工程应用提供参考。 一、直流电机数学模型 直流电机是直流调压调速控制系统的执行元件，其数学模型可以基于电路和机械原理进行建模。直流电机的数学模型主要包括电动势方程和机械方程，可以用下面的公式表示： 1）电动势方程： \[E_a = K_e \omega\] \(E_a\)是电机的电动势，\(K_e\)是电机的电机常数，\(\omega\)是电机的角速度。 综合考虑电动势方程和机械方程，可以得到直流电机的传递函数： \[G(s) = \frac{k}{(s+a)(s+b)}\] \(k\)是传递函数的增益，\(a\)和\(b\)是传递函数的两个极点。 二、控制器设计 在直流调压调速控制系统中，通常采用PID控制器来实现对电压和速度的精确控制。PID控制器的传递函数可以表示为： \[C(s) = K_p + K_i \frac{1}{s} + K_d s\] \(K_p\)、\(K_i\)和\(K_d\)分别是比例环节、积分环节和微分环节的增益。 为了实现对电压和速度的精确控制，可以设计两个PID控制器，分别用于电压环和速度环。电压环的PID控制器可以根据电机的电动势方程进行设计，速度环的PID控制器可以根据电机的机械方程进行设计。 三、系统仿真 基于MATLAB软件，可以建立直流调压调速控制系统的仿真模型，对系统进行模拟和分析。需要建立直流电机的数学模型，包括电动势方程和机械方程，并将其转化为传递函数

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。现在的直流和交流调速装置都是数字化的，使用的芯片和软件各有特点，但基本控制原理有其共性。 长期以来，仿真领域的研究重点是仿真模型的建立这一环节上，即在系统模型建立以后要设计一种算法。以使系统模型等为计算机所接受，然后再编制成计算机程序，并在计算机上运行。因此产生了各种仿真算法和仿真软件。 由于对模型建立和仿真实验研究较少，因此建模通常需要很长时间，同时仿真结果的分析也必须依赖有关专家，而对决策者缺乏直接的指导，这样就大大阻碍了仿真技术的推广应用。 MATLAB提供动态系统仿真工具Simulink，则是众多仿真软件中最强大、最优秀、最容易使用的一种。它有效的解决了以上仿真技术中的问题。在Simulink中，对系统进行建模将变的非常简单，而且仿真过程是交互的，因此可以很随意的改变仿真参数，并且立即可以得到修改后的结果。另外，使用MATLAB中的各种分析工具，还可以对仿真结果进行分析和可视化。 Simulink可以超越理想的线性模型去探索更为现实的非线性问题的模型，如现实世界中的摩擦、空气阻力、齿轮啮合等自然现象；它可以仿真到宏观的星体，至微观的分子原子，它可以建模和仿真的对象的类型广泛，可以是机械的、电子的等现实存在的实体，也可以是理想的系统，可仿真动态系统的复杂性可大可小，可以是连续的、离散的或混合型的。Simulink会使你的计算机成为一个实验室，用它可对各种现实中存在的、不存在的、甚至是相反的系统进行建模与仿真。 传统的研究方法主要有解析法，实验法与仿真实验，其中前两种方法在具有各自优点的同时也存在着不同的局限性。随着生产技术的发展，对电气传动在启制动、正反转以及调速精度、调速范围、静态特性、动态响应等方面提出了更高要求，这就要求大量使用调速系统。由于直流电机的调速性能和转矩控制性能好，从20世纪30年代起，就开始

(完整word版)基于PWM控制的直流电动机调速系统设计及MATLAB仿真

摘要 在电力拖动系统中，调节电压的直流调速是应用最广泛的一种调速方法,除了利用晶闸管整流器获得可调直流电压外，还可利用其它电力电子元件的可控性，采用脉宽调制技术，直接将恒定的直流电压调制成极性可变，大小可调的直流电压，用以实现直流电动机电枢两端电压的平滑调节，构成直流脉宽调速系统,随着电力电子器件的迅速发展，采用门极可关断晶体管GTO、全控电力晶体管GTR、P-MOSFET、绝缘栅晶体管IGBT 等一些大功率全控型器件组成的晶体管脉冲调宽型开关放大器（Pulse Width Modulated),已逐步发展成熟，用途越来越广。本文主要讨论了直流调速系统的基本概念，在此基础上系统地介绍了转速负反馈单闭环调速系统，转速电流负反馈双闭环调速系统的组成，工作原理，脉宽调速系统的原理和控制方法，介绍了直流脉宽调速系统的控制电路和系统构成.最后应用MATLAB的Simulink，采用面向电气原理结构图的仿真技术,对直流脉宽调速系统进行了仿真分析。 关键词：调速，PWM控制,直流电动机，仿真

目录 第一章引言 1。1 直流调速系统简介 (5) 1.2 PWM直流调速的研究背景和发展状况 (5) 1.3 本设计的主要内容…………………………………………………………………。.6 第二章直流电机调速系统 2.1 直流电机调速系统的概述…………………………………………………………。。。7 2。1。1 旋转变流机组直流电机调速系统 (7) 2.1。2 静止式可控整流器调速系统 (7) 2。1。3 直流斩波器或脉宽调速………………………………………………………。.。8 2。2 电机基本调速方法………………………………………………………………….。。9 2。2。1 电枢串电阻调速 (9) 2.2。2 弱磁调速 (9) 2.2.3 调压调速 (10) 2。3 转速控制的要求和调速指标 (10) 2。4 闭环直流调速系统…………………………………………………………………。11 2.4.1单闭环直流调速系统…………………………………………………………。。。11 2.4。2 转速电流双闭环调速系统 (14) 2。4。2。1 双闭环系统的稳态结构图和静特性 (16) 2.4.2.2 各变量的稳态工作点和稳态参数计算……………………………………。17 2。4.2。3 双闭环直流调速系统的启动过程分析……………………………………。18 2.4。2。4 转速和电流两个调节器的作用……………………………………………。20第三章PWM调制技术与PWM变换器 3.1 PWM调制技术…………………………………………………………………….。.21 3。1。1 模拟式PWM控制......................................................................。.21 3。1。2 数字式PWM控制.....................................................................。。.22 3.2 PWM变换器 (23)

基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

机电控制系统分析与设计课程大作业之一基于MATLAB (de)直流电机双闭环调速系统(de)设计与仿真1 计算电流和转速反馈系数 β=U im∗ I dm = 10V 4A =1.25Ω α=U nm∗ n = 10 500 =0.02V?min/r 2 按工程设计法,详细写出电流环(de)动态校正过程和设计结果 根据设计(de)一般原则“先内环后外环”,从内环开始,逐步向外扩展.在这里,首先设计电流调节器,然后把整个电流环看作是转速调节系统中(de)一个环节,再设计转速调节器. 电流调节器设计分为以下几个步骤： a 电流环结构图(de)简化 1）忽略反电动势(de)动态影响 在按动态性能设计电流环时,可以暂不考虑反电动势变化(de)动态影响,即D E≈0.这时,电流环如下图所示.

2） 等效成单位负反馈系统 如果把给定滤波和反馈滤波两个环节都等效地移到环内,同时把给定信号改成U i (s ) /b ,则电流环便等效成单位负反馈系统. 3） 小惯性环节近似处理 由于T s 和 T 0i 一般都比T l 小得多,可以当作小惯性群而近似地看作是一个惯性环节,其时间常数为 T ∑i = T s + T oi 简化(de)近似条件为 电流环结构图最终简化成图. oi s ci 131T T ≤ ω

b 电流调节器结构(de)选择 1) 典型系统(de)选择： 从稳态要求上看,希望电流无静差,以得到理想(de)堵转特性,采 用 I 型系统就够了. 从动态要求上看,实际系统不允许电枢电流在突加控制作用时有太大(de)超调,以保证电流在动态过程中不超过允许值,而对电网电压波动(de)及时抗扰作用只是次要(de)因素,为此,电流环应以跟随性能为主,应选用典型I 型系统 2) 电流调节器选择 电流环(de)控制对象是双惯性型(de),要校正成典型 I 型 系统,显然应采用PI 型(de)电流调节器,其传递函数可以写成 K i — 电流调节器(de)比例系数； t i — 电流调节器(de)超前时间常数 3) 校正后电流环(de)结构和特性 为了让调节器零点与控制对象(de)大时间常数极点对消,选择 则电流环(de)动态结构图便成为图a 所示(de)典型形式,其中 s s K s W i i i ACR ) 1()(ττ+=ms T l 8i ==τR K K K i s i I τβ =

matlab课程设计--基于Matlab的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

matlab课程设计--基于Matlab 的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真

基于MATLAB的直流电机双闭环调速系统的设计与仿真 班级：自动化12-1班 姓名： 学号： 指导老师：

前言 MATLAB是一种对技术计算高性能的语言，它集成了计算、可视化和编程于一个易用的环境中。在此环境下，问题和解答都表达为我们熟悉的数学符号。典型的应用有：1.数学和计算；2.算法开发；3.建模、模拟和原形化；4.数据分析、探索和可视化；5.科学与工程制图；6.应用开发，包括图形用户界面的建立。 MATLAB在信号与系统中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。由于信号与系统课程的许多内容都是基于公式演算，而MATLAB借助符号数学工具箱提供的符号运算功能，能基本满足信号与系统课程的需求。例如解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换和z正反变换等。MATLAB在信号与系统中的另一主要应用是数值计算与仿真分析，主要包括函数波形绘制、函数运算、冲击响应与阶跃响应仿真分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、系统的S域分析和零极点图绘制等内容。数值计算仿真分析可以帮助学生更深入地理解理论知识，并为将来使用MATLAB进行信号处理领域的各种分析和实际应用打下基础。 此次课程设计主要是为了进一步熟悉对matlab软件的使用，以及学会利用matlab对直流电机双闭环调速系统这种实际问题进行处理，将理论应用于实际，加深对它的理解。

目录 前言 第一章Matlab软件简介 1.1 Matlab的产生和历史背景 (1) 1.2 Matlab的语言特点 (2) 第二章系统介绍 2.1 设计参数要求 (4) 2.2 稳态参数计算 (4) 2.3 电流环设计 (5) 2.4 转速换设计 (8) 第三章仿真调试 3.1 仿真结果分析 (11) 3.2 转速电流双闭环程序流程框图 (11) 3.3 Matlab源程序 (12) 第四章总结 (14) 参考文献