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1、电气工程工具软件课程设计Matlab 仿真设计课程设计目的1、 进一步学习利用 MATLABHS SIMULINK对控制系统进行仿真。2、 掌握基于数学模型和基于电气原理图的方法来搭建系统仿真模型。3、 学会利用工程白方法设计 ACR ASR调节器的方法二、设计内容第一部分：基于数学模型的转速负反馈单闭环直流系统1、转速负反馈闭环调速系统各环节参数如下：直流电动机：额定电压Un=220V,额定电流IdN=55A,额定转速nN=1000r/min ;电动机电动势系数 G=0.129V.min/r ;放大系数Ks=40,滞后时间常数 Ts=0.00178s,电枢总电阻R=1.0Q;电枢回路电磁时间
2、常数 Tl=0.00178s ,电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s。转速反馈系数a =0.01V.min/r 。.、 、*对应额定转速时的给定电压Un=10V.2、转速环的 MATLAB十算、建立及仿真转速调节器的设计确定时间常数 电流环等效时间常数利用MATLA昉真内容4、系统模型编辑窗口打开simulink主界面，新建一个文件，拉出各个模块5、修改模块参数，完成模块连接，比例积分控制的无静差直流调速系统的仿真模型。Gain2Inte graterGain?6、仿真模块的运行 速度波形：6、调节其参数的调整在控制系统中设置调节器是为了改善系统的静、动性能。在采用PI调节器以后，构成的
3、是无静差调速系统。利用仿真模型改变比例系数和积分系数，可以轻而易举的得到震荡、有静差、无静差、超大或启动快等不同的转速曲线。上图的仿真曲线中反应了对给定输入信号的跟随性能指标。如果改变 PI调节器的参数，可以得到转速的超调量不一样、调节时间也 不一样的响应曲线。 经过比较可以发现系统的稳定性和快速性是一对矛盾，必须根据工程的要求，选择一个合适的 PI参数。现调整参数：此时 Kp=0.85, 1/t=15.5 ,系统转速的响应的超调较大，但快速性好。电压模型:第二部分基于电气原理图的系统仿真1、开环直流调速系统(1)三相对称交流电源模型从 SimPowerSystems 工具箱中 Electri
4、cal Sources （电源）库中选择 AC Voltage source 模块此为A相的设置，B和C相的设置与A相相同，但是初始相位要互差120度，本模型相续为A-C-B。2）晶闸管整流器模型从 SimPowerSystems 工具箱中 Power 曰ectronics（电力电子）库选取 Universal Bridge（ 通用桥）模块（3）直流电动机模型从Machines模块组中选取 DC Machine模块，励磁绕组“ F+ -F- ”接直流恒定电源 220v 电枢绕组“ A+ -A- ”经平波电抗器接晶闸管整流桥的输出；电动机经TL端口接恒转矩负载, 直流电动机的输出参数有转速 n,
5、电枢电流Ia ,励磁电流If ,电磁转矩Te,分别通过示波 器模块观察仿真输出和用“ outl ”模块将仿真输出信息返回到 matlab命令窗口，再用绘图 命令plot (tout , yout)在命令窗口绘制出输出图形。(4)主回路平波电抗器模型从Elements模型库中，选取 Series RLC Branch 模型(5)同步脉冲触发器模型同步脉冲触发器模型包括同步电源和6脉冲触发器两部分。6脉冲触发器从 ControlBlocks子模块组的 附力口控制(Extras Ccontrol Blocks )子模块中获得，6脉冲触发器需 用三相线电压同步，所以同步电源的任务是将三相交流电源的相电
6、压转换成线电压(7)其他模块构造开环直流电机控制系统，还需要用的模块有：L connector (L型连接器)；三个Constant(常数模块)。其他注意：仿真算法为ode23s; “out1 ”模块和“示波器”输出仿真结果时的Limit datapoints to last的值要设置的大一点，图才能显示完整；600600400ml JHK-RV-产蟠300咫2001001 1励磁电流-转速1电枢电渍转矩| :1L-:MlNJ12、单闭环有静差转速负反馈调速系统在上面的基础上加上反馈 环节，P调节器，放大系数为10。另外一个不要设置的说明是，当 Uct在110-207范围内变化时，同步脉冲触发
7、器能够正常工作；为此我们将限幅器的上下幅值设置为【97, 0】，用加法器加上偏置“-207”后调整为1-110, -207，再经过反向器转换为1110, 207。这样，就将速度调节器的输出限 制在使同步脉冲触发器能够正常工作的范围之内了。三、小结与体会在课程设计中我们进一步验证了书上的一些结论，是通过我们自己的独立动手换来 的。虽然在编程上出现一点小困难，但是积极沟通和学习最终解决。本次设计主要涉及到了通信原理和 MATLAB勺相关知识与运用，通过对单闭环直流电 机调速系统的全面设计， 复习和巩固了专业知识， 使自己能更加熟练地运用自控理论分析和 解决问题。MATLAB!大精深，涉及的内容很多
8、，所以，我认为不要试图掌握MATLAB勺每一个功能，熟悉和你专业最相关的部分就可以了，这也是老师在课堂上经常说的。学MATLA却不难，难的是学会怎么用，所以经常上机实践是很必要的。我自己感觉学习MATLA序口以前的编程能力没有太多的关系，所以不要担心自己编程能力差，自己一定用不好MATLAB只要自己肯在这上面花费时间和精力，就一定能有所收获。在学习MATLAB勺过程中，不要只问不学，并且学 MATLA要有耐心，要大胆的去试，哪怕只有一丁点儿可能，只有自己动手去 实践了才能发现错误的所在，利用这个解决问题的方法要试着解决类似的问题，要举一反三，要学会变通。设计过程中，涉及的 MATLA昉真技术，使自控原理中的各参数得以更直观的反映，更重要的是MATLA划系统设计与整定提供了一个十分强大而简便的工具，帮助我们解决了复杂运算、测绘等问题，使设计者更加集中精力解决相关的控制问题，也使控制过程的脉络 更加清晰