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);

end

figure(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);

end

ylim([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);

end

a)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。合用 Simulink 对直流电动机的直接起动过程成立仿真模型，经过仿真获取直流电动机的直接起动电流和电磁转矩的变化过程。

他励直流电动机直接起动仿真模型原理图

直流电动机模块参数设置图直流电源模块参数设置图

准时模块参数设置图

开关模块参数设置图

他励直流电动机直接起动转速—电流关系仿真结果他励直流电动机直接起动仿真结果

3）直流电动机电枢串连电阻启动仿真

成立他励直流电动机电枢串连三级电阻起动的仿真模型，仿真剖析其串

联电阻起动过程，获取起动过程的电枢电流 .转速和电磁转矩的变化曲线。

他励直流电动机串起电阻启动仿真模型原理图

他励直流电动机串起电阻仿真

8

他励直流电动机串起电阻起动的转速—电流关系仿真结果

4）直流电动机能耗制动仿真

能耗制动时，电枢经过电阻 Rb 短接，使用 Simulink 成立直流电动机的能耗制动仿真模型，仿真剖析获取转速。电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。

他励直流电动机能耗制动仿真模型原理图

他励直流电动机能耗制动仿真结果

5）直流电动机反接制动仿真

直流电动机的反接制动分为电压反向的反接制动和倒拉反接制动。电压反向反接制动作用用于电动机的迅速停机，而倒拉反接制动用于低速下放位能负载。使用 Simulink 成立直流电动机的电压反向反接制动的仿真

模型，仿真剖析获取转速。电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。

他励直流电动机电压反向反接制动仿真模型原理图

他励直流电动机电压反向反接制动仿真结果

6）直流电动机改变电枢电压调速仿真

使用 Simulink 成立直流电动机的改变电枢电压的仿真模型，仿真剖析获取转速。电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。

他励直流电动机改变电枢电压调速仿真模型原理图

他励直流电动机改变电枢电压调速仿真结果

他励直流电动机改变励磁电压仿真模型原理图

第三章MALTAB 基本操作

一、目的：

1.掌握 MATLAB的基本操作、常用命令。

2.学会利用 MATLAB图形用户界面设计工具设计一个与整个实验内容

配套的实验工作平台，进一步提升学生编程的能力和技巧。

二、原理

（一） MATLAB简介

MATLAB的名称源自 Matrix Laboratory，1984年由美国Mathworks公司推向市场。它是一种科学计算软件，特意以矩阵的形式办理数据。 MATLAB

将高性能的数值计算和可视化集成在一同，并供给了大批的内置函数，从

而被宽泛地应用于科学计算、控制系统、信息办理等领域的剖析、仿真和

设计工作。

MATLAB在信号办理中的应用主要包含符号运算和数值计算仿真剖析。

比如，解微分方程、傅里叶正反变换、拉普拉斯正反变换、z 正反变换、函数波形绘制、函数运算、冲激响应与阶跃响应仿真剖析、信号的时域剖析、

信号的频谱剖析、零极点图绘制等内容。

MATLAB 作为面向科学与工程计算的大型科技应用软件，相同供给了一

个功能强盛的用于编写图形用户界面的工具GUI。MATLAB的用户界面对象分为三类：用户界面控件对象（uicontrol）,下拉式菜单对象(uimenu),和内容式菜单对象（ uicontextmenu ）。

此中 GUI 导游供给了十种控件 (Control) 对象和一个坐标轴 (Axes) 对象。它们分别是: 按钮(PushButton) 、开关按钮(ToggleButton) 、编写框(EditText) 、弹出式菜单 (PopupMenu)、图文框 (Frame) 、静态文本框(StaticText) 、列表框 (Listbox)、复选框(Checkbox)、滑动条(Slide)等，所以用户在使用的过程需要深入地认识各种图形对象的特点、属性和操作。

本实验利用 MATLAB的用户界面对象，设计出以实验内容为依靠的操作简单、功能齐备的图形用户界面，为后边的实验仿真供给了有效的基础。

第四章Matlab 程序的设计原则

1.百分号 %后边的内容是程序的说明部分，要擅长应用说明使程序更拥有

可度性。

2.主程序开头用 clear 指令消除变量，以消除工作空间中其余变量对程序

运转的影响。但注意子程序中不要用clear 。

3. 参数值要集中放在程序的开始部分，以便保护，要充足利用matlab 工具

箱供给的指令来履行所要进行的运算，在语句以后要输入分号使其及

中间结果不在屏幕上显示，以提升履行速度。

指令能够用来输入一些立功暂时的数据；而关于大批的数据，则通过成立一个储存参数的子程序。在主程序中经过子程序的名称来调用。

5.程序尽量模块化，即采纳主程序调用子程序的方法，将所有子程序归并

起来履行所有操作。

6.充足利用 Debugger 来进行程序的调试（设置断点、单步履行、连续履行），

并用其余工具箱或图形用户界面（ GUI)的设计技巧，将设计结果集成在一同。

7.设置好 matlab 的工作路径，以便程序运转。

第五章课程设计心得经过此次课程设计使我懂得了理论与实质相联合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相联合起来，从理论中得出结论，才能真实为社会服务，进而提升自己的实质着手能力和独立思虑的能力。在设计的过程中碰到问题，能够说得是困难重重，这毕竟第一次做的，不免会碰到过各种各种的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对从前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够坚固。

此次课程设计终于顺利达成了，在设计中碰到了好多专业知识问题，最后在老师的勤劳指导下，终于游逆而解。同时，在老师的身上我们学也到好多适用的知识，在次我们表示感谢！

第六章参照文件.

[1]张森，张正亮， MALTAB仿真技术主导实例运用教程，北京：机械工

业第一版， 2004.

[2] 胡小强计算机网络[M]北京：北京邮电大学第一版社2005 年 1 月

[3]范影乐，杨胜天， MALTAB仿真运用详解。北京：人民邮电第一版社， 2001

[4]王兆安，张明勋。电力电子技术设计和运用手册，北京：机械第一版社，

2005

[5]张乃国。电源技术。北京：中国电力第一版社， 1998.

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；

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。 19. 电机功率因数优化仿真：通过调整电机控制策略，优化电机的功率因数，提高能源利用效率。 20. 电机转子动态特性仿真：分析电机转子的动态特性，包括转矩波动和转子振动。 21. 电机嵌套控制仿真：实现电机的嵌套控制，包括速度和位置的同

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；

直流电动机电磁特性曲线Matlab仿真

直流电动机电磁特性曲线Matlab仿真 1. 简介 本文档主要描述了利用Matlab软件对直流电动机电磁特性曲 线进行仿真的过程。直流电动机作为一种广泛应用于各个领域的电 动机，对其电磁特性进行研究具有重要的意义。通过Matlab仿真，可以直观地展示直流电动机的电磁特性，为电动机的设计和优化提 供依据。 2. 理论基础 2.1 直流电动机的工作原理 直流电动机是利用直流电源提供的电磁场与电动机内部的磁场 相互作用，产生转矩，从而实现电能到机械能的转换。直流电动机 的电磁特性主要与以下几个参数有关：磁通量、电流、电压、转矩 和转速。 2.2 电磁特性曲线

电磁特性曲线是描述直流电动机在不同的负载条件下，电动机 的转速、转矩与电流之间的关系。通常包括以下几种曲线： - 磁通量曲线：描述磁通量与电流之间的关系。 - 转矩曲线：描述转矩与电流之间的关系。 - 转速曲线：描述转速与负载电流之间的关系。 3. Matlab仿真过程 3.1 建立仿真模型 在Matlab中，使用Simulink工具建立直流电动机电磁特性曲 线的仿真模型。模型主要包括以下几个部分：电源、电动机、负载 和测量设备。 3.2 设置参数 根据实际电动机的参数，设置仿真模型中的各项参数，如电阻、电感、电容、转速等。

3.3 编写仿真程序 使用Matlab编写仿真程序，主要包括以下几个步骤： 1. 初始化变量：设置初始电流、电压、转速等参数。 2. 仿真循环：根据电流、电压等参数，计算电动机的电磁特性，更新转速、转矩等参数。 3. 数据采集：在仿真过程中，实时测量并记录电动机的转速、 转矩、电流等数据。 4. 绘图显示：将采集到的数据绘制在相应的图表中，展示电动 机的电磁特性曲线。 4. 结果分析 通过Matlab仿真，可以得到直流电动机的电磁特性曲线。分 析这些曲线，可以了解电动机的性能特点，如起动转矩、最大转矩、空载转速等。此外，还可以根据仿真结果对电动机的设计和优化提 出建议。

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。

直流调速系统的MATLAB仿真(报告)

直流调速系统的MATLAB 仿真 一、开环直流速系统的仿真 开环直流调速系统的电气原理如图1所示。直流电动机的电枢由三相晶闸管整流电路经平波电抗器L 供电，通过改变触发器移相控制信号c U 调节晶闸管的控制角α，从而改变整流器的输出电压，实现直流电动机的调速。该系统的仿真模型如图2所示。 图1 开环直流调速系统电气原理图 图2 直流开环调速系统的仿真模型 为了减小整流器谐波对同步信号的影响，宜设三相交流电源电感s 0L =，直流电动机励磁由直流电源直接供电。触发器（6-Pulse ）的控制角（alpha_deg ）由移相控制信号c U 决定，移相特性的数学表达式为 min c cmax 9090U U αα︒-=︒-

在本模型中取min 30α=︒，cmax 10V U =，所以c 906U α=-。在直流电动机的负载转矩输入端L T 用Step 模块设定加载时刻和加载转矩。 仿真算例1 已知一台四极直流电动机额定参数为N 220V U =，N 136A I =， N 1460r /min n =，a 0.2R =Ω，2222.5N m GD =⋅。励磁电压f 220V U =，励磁电 流f 1.5A I =。采用三相桥式整流电路，设整流器内阻rec 0.3R =Ω。平波电抗器 d 20mH L =。仿真该晶闸管-直流电动机开环调速系统，观察电动机在全压起动 和起动后加额定负载时的电机转速n 、电磁转矩e T 、电枢电流d i 及电枢电压d u 的变化情况。 仿真步骤： 1）绘制系统的仿真模型（图2）。 2）设置模块参数（表1） ① 供电电源电压 N rec N 2min 2200.3136 130(V)2.34cos 2.34cos30U R I U α++⨯= =≈⨯︒ ② 电动机参数 励磁电阻： f f f 220 146.7()1.5 U R I = ==Ω 励磁电感在恒定磁场控制时可取“0”。 电枢电阻： a 0.2R =Ω 电枢电感由下式估算： N a N N 0.422019.1 19.10.0021(H)2221460136 CU L pn I ⨯==⨯≈⨯⨯⨯ 电枢绕组和励磁绕组间的互感af L ： N a N e N 2200.2136 0.132(V min/r)1460 U R I K n --⨯= =≈⋅ T e 6060 0.132 1.262π2π K K = =⨯≈

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

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：

直流电动机动态特性曲线Matlab仿真

直流电动机动态特性曲线Matlab仿真 1. 引言 直流电动机作为一种常见的电动机类型，在许多领域中有着广泛的应用。本文档旨在通过Matlab仿真，详细分析和研究直流电动机的动态特性曲线。 2. 直流电动机动态特性 直流电动机的动态特性是指其转速、转矩等参数随时间变化的关系。其主要受到输入电压、负载、电枢电流等因素的影响。 3. Matlab仿真 本节将介绍如何使用Matlab进行直流电动机动态特性曲线的仿真。 3.1 仿真模型

在Matlab/Simulink中，我们可以通过搭建直流电动机模型来进行仿真。该模型主要包括以下几个部分：电源、电动机本体、负载 和测量设备。 3.2 仿真参数设置 在进行仿真前，我们需要设置一些参数，如电动机的额定电压、额定电流、额定转速等。 3.3 仿真结果 通过仿真，我们可以得到直流电动机的动态特性曲线，包括转速、转矩等参数随时间的变化关系。 4. 结果分析 通过对仿真结果的分析，我们可以更深入地了解直流电动机的 动态特性，从而为实际应用中的电机控制提供参考。 5. 结论

本文档通过Matlab仿真，详细研究了直流电动机的动态特性曲线。仿真结果可以帮助我们更好地了解直流电动机的动态行为，为实际应用中的电机控制提供理论依据。 参考文献 [1] 刘补贴, 张卫东, 余永权. 直流电动机动态特性的研究[J]. 电机与控制学报, 2015, 19(3): 45-50. [2] 陈家骏, 黄辉. 基于Matlab的直流电动机动态特性仿真研究[J]. 机电工程, 2018, 35(2): 62-67. [3] 王宇, 赵志宇, 韩雪梅. 直流电动机动态特性曲线的研究[J]. 电气时代, 2016, 34(10): 63-65.

直流电动机机械特性曲线在Matlab中的仿真

直流电动机机械特性曲线在Matlab中的 仿真 简介 本文档将介绍如何使用Matlab软件进行直流电动机机械特性曲线的仿真。直流电动机是一种常见的电动机类型，了解其机械特性对于电机控制和应用非常重要。 准备工作 在开始仿真之前，需要准备以下内容： 1. 安装Matlab软件：确保你已经安装了最新版本的Matlab软件，以便进行仿真实验。 2. 直流电动机参数：收集直流电动机的参数，包括额定电压、额定电流、空载转速、额定转速等。

3. 电机模型：根据直流电动机的参数建立电机模型，包括电机 的转矩方程和转速方程。 仿真步骤 以下是在Matlab中进行直流电动机机械特性曲线仿真的步骤： 1. 创建仿真模型：打开Matlab软件，并创建一个新的仿真模型。你可以选择使用Simulink工具箱来建立电机的仿真模型。 2. 设定电机参数：在仿真模型中，设定直流电动机的参数，包 括额定电压、额定电流、空载转速、额定转速等。 3. 建立电机模型：根据直流电动机的参数建立电机模型。这包 括建立电机的转矩方程和转速方程。 4. 设定输入信号：为了进行仿真实验，需要设定一个输入信号，例如电压或电流信号。可以根据需要设定输入信号的幅值和频率。

5. 运行仿真：在仿真模型中运行仿真实验。根据设定的输入信 号和电机模型，Matlab将计算出电机的转速、转矩等参数，并生成 相应的机械特性曲线。 6. 分析结果：根据仿真结果，分析直流电动机的机械特性曲线。可以通过绘制曲线图、计算关键参数等方式来分析仿真结果。 结论 通过使用Matlab软件进行直流电动机机械特性曲线的仿真， 我们可以更好地了解直流电动机的性能和特点。这对于电机控制和 应用的设计和优化非常有帮助。希望本文档能够帮助你进行直流电 动机的仿真实验。

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

matlab电机仿真

基于MATLAB的单环有静差转速负反馈调节 一原理框图 途中Un*是给定电压，TG是测速发电机，Un是转速反馈电压。二自动控制的基本原理 三系统的建模和参数的设置

1．三相对称交流电压源的建模和参数设置： 三相交流电压源采用交流电压源进行建模。A相交流电源的参数设置为幅值220V、初相位为0°、频率50赫兹，B，C两相的参数设置为和A相位的初相位互差120°即可。 2．晶闸整流桥的建模和参数设置： 晶闸管整流桥选取“Univeral Bridge”模块进行的建模。桥弊设为3，电力电子原件选择晶闸管。参数设置原则是：如果是针对某个具体的交变设置进行参数设置，对话框中的各个参数如Ron等应去该装置中晶闸管元件的实际值；如果是一般情况，不针对某个具体的变流装置，这些参数可以取默认值进行仿真。若仿真结果理想，就可以认为这些参数可用，若不理想，则可通过仿真实验，不断进行优化，直到获得理想的仿真数据。这一参数的设置原则同样适用于其他缓解的参数设置。 3平波电抗器的建模和参数设置： Resistance R: (0) Ohms; Inductance L：5e—03（H）； Capacitance：inf（F）。 平波电抗器的点感值是通过仿真试验比较后得到的优化参数。 4直流电动机的建模和参数设置。 直流电动机选取“DC Machine”模块进行建模，电动机经TL端口接恒转矩负载，输出参数有转速w、电枢电流Ia，励磁电流If和电磁转矩Te，分别通过示波器模块进行观察和用out1模块仿真输出信息返回到MATLAB命名窗口，之后用绘图命令plot（tout，yout）在MATLAB命名窗口里绘出图形，电动机的默认设置：

直流电动机效率特性曲线Matlab仿真

直流电动机效率特性曲线Matlab仿真 1. 引言 直流电动机是一种广泛应用于工业和自动化领域的电动机。其效率特性曲线是描述电动机在不同负载下效率变化的重要参数。本文档将介绍如何使用Matlab仿真来绘制直流电动机的效率特性曲线。 2. 理论基础 直流电动机的效率特性曲线可以通过其输入功率、输出功率和效率之间的关系来绘制。输入功率由电动机的电压和电流决定，输出功率由电动机的扭矩和转速决定。效率可以表示为输出功率与输入功率的比值。 3. Matlab仿真步骤 以下步骤将指导您如何使用Matlab仿真绘制直流电动机的效率特性曲线。

3.1 设定参数 首先，需要设定直流电动机的参数，包括电动机的电压、电流、扭矩和转速。这些参数可以根据电动机的规格书或实验数据来确定。 3.2 构建仿真模型 使用Matlab的Simulink工具，构建一个包含直流电动机及其 控制系统的仿真模型。模型应包括电动机的电压输入、电流输出和 效率计算部分。 3.3 设置仿真参数 在Simulink中，设置仿真的时间范围和步长。确保仿真时间足够长，以观察到电动机在不同负载下的效率变化。 3.4 运行仿真

运行仿真并收集电动机在不同负载下的输入功率、输出功率和 效率数据。可以使用Simulink的数据记录器来存储这些数据。 3.5 绘制效率特性曲线 使用Matlab的绘图工具，根据收集的数据绘制效率特性曲线。将效率作为纵轴，负载作为横轴，绘制出电动机的效率特性曲线。 4. 结果分析 分析仿真结果，观察电动机在不同负载下的效率变化。可以得 出电动机的最高效率点和效率下降的原因。 5. 结论 通过Matlab仿真，可以绘制出直流电动机的效率特性曲线， 并分析其在不同负载下的效率变化。这种方法可以帮助工程师优化 电动机的设计和运行，提高电动机的效率和性能。 参考文献

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一种常见的电力系统的调节器，在电力系统和机械驱动系统中广泛应用。本文将介绍一种基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真方法。 直流调压调速控制系统由电源、可调速直流电动机、电动机控制器及传感器组成。调压调速控制系统的目标是实现恒定的速度和恒定的输出电压。 我们需要建立直流电动机的数学模型。直流电动机的数学模型可以使用电机的等值电路模型来表示。在这个模型中，各个元件由其等值电阻、电感和电压源表示。通过建立电动机的等效电路模型，可以通过MATLAB对电动机的工作进行仿真。 然后，我们需要建立电动机控制器的数学模型。电动机控制器的数学模型通常可以采用传统的PID控制器来表示。PID控制器包括比例项、积分项和微分项。通过设置适当的PID参数值，可以调节电动机的输出电压和速度。 接下来，我们需要建立电动机的传感器模型。传感器用于检测电动机的实际输出电压和速度，并将其与设定值进行比较。根据比较结果，控制器将调整输出电压和速度。 在MATLAB环境中进行仿真。在仿真中，我们可以设置电动机的初始条件和设定值，并将其传递给控制器。通过仿真可以观察和分析电动机的输出电压和速度的变化情况，以及控制器的响应时间和稳定性。 通过以上步骤，我们可以使用MATLAB对直流调压调速控制系统进行仿真研究。在仿真中，可以通过调整控制器参数和传感器模型，以及改变设定值和初始条件，来观察系统的响应和性能。仿真结果可以帮助我们设计和优化直流调压调速控制系统，提高系统的稳定性和性能。 基于MATLAB的直流调压调速控制系统的仿真方法可以帮助我们研究和优化电力系统和机械驱动系统的性能，提高系统的稳定性和可靠性。这种仿真方法在电气工程和自动化领域有着广泛的应用前景。

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学院：机电学院 班级：机自09-2班姓名：谢伟 学号：03090943

报告 关于电机互锁的仿真报告 我们要先明确什么叫互锁 互锁，说的是几个回路之间，利用某一回路的辅助触点，去控制对方的线圈回路，进行状态保持或功能限制。一般对象是对其他回路的控制.例如： 上图是一个很典型的互锁电路图，实现的功能是电机的正反转，当实现正传的时候，关闭断路器Qs，按下正向按钮SB3，SB3的常闭触点断开，是KM2不工作，SB3的常开触点闭合，是电磁铁KM1得电，线圈KM1吸合实现自锁，电机实现正向转动，同时线圈的常闭触点断开，保证KM2不工作，防止电路短路导致的电路故障，当实现反向转动时，按下反向按钮SB2，SB2的常闭触点断开，KM1不得电，电机无法正向转动，SB2的常开触点闭合，KM2得电，线圈KM2吸合实现自锁，电机实现反向转动，同时线圈KM2 的常闭触点断开，保证KM1不工作。 以上当电机正转时保证电机反转电路断开，反转保证正转电路断开的方法叫作互锁。利用的是两个常闭辅助触点来实现其功能的。

在实际工作中，由于坏境是变化的，负载也随着环境的变化而变化，为了测试电动机在不同负载环境下的运转情况，我们必须测试一系列不同的或者双向的负载加在电机轴上的电机反应。此外，一个理想的负载应该回归到发电机从电网上吸收的能量。这样的负载应该有一个有四象限的DC2或者DC4的直流电产生，这测试的时候应该通过刚性轴这两个电动机进行机械耦合连接。 因此，这个仿真实验需要两个电动机模型，AC4电动机和DC2电动机。其中，AC4电动机是一个直流三相感应异步电动机，DC2是一个直流单向整流电动机。在这样的系统里，一个电动机负责速度参数的设定，一个电动机负责力矩参数的设定.同时每个电动机可以充当马达或者发电机。DC2的额定参数一般是3马力，240伏特，1800转每分钟。。AC4电动机的额定参数是3马力，380伏特，60赫兹，4级。 上图为直流电动机的工作原理图