完整word版直流电动机的MATLAB仿真.docx
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完整word版直流电动机的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性仿真；
2.直流电动机的直接起动仿真；
3.直流电动机电枢串联电阻启动仿真;
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，用二维画图命令
画仿真结果图或用示波器观察仿真结果，并加以分析
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性仿真
clear;
U_N=220;P_N=22;l_N=115;
n_N=1500;R_a=0.18;R_f=628;
la_N=l_N-U_N/R_f;
C_EPhi_N=（U_N-R_a*la_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）*la;
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'）;
holdon;
R_c=0;
forcoef=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'）;
holdon;
U=U_N;R_c=0.02;
forR_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'）;
holdon;
U=U_N;R_c=0.02;
forR_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
c）增加电枢电阻人为机械特性d）改变磁通人为机械特性
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，可以达到额定电流的10-20倍,由此产生很大的冲击转矩。
适用Simulink对直流电动机的直接起动过程建立仿真模型，通过仿真获得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
定时模块参数设置图
开关模块参数设置图
他励直流电动机直接起动转速一电流关系仿真结果
他励直流电动机直接起动仿真结果
3）直流电动机电枢串联电阻启动仿真
建立他励直流电动机电枢串联三级电阻起动的仿真模型，仿真分析其串联电阻起动过程，获得起动过程的电枢电流.转速和电磁转矩的变化曲
线。
■a—-
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
XYPlot
他励直流电动机串起电阻起动的转速一电流关系仿真结果
4）直流电动机能耗制动仿真
能耗制动时，电枢通过电阻Rb短接，使用Simulink建立直流电动机的能耗制动仿真模型，仿真分析获得转速。
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快速停机，而倒拉反接制动用于低速下放位能负载。
使用Simulink建立直流电动机的电压反向反接制动的仿真
模型，仿真分析获得转速。
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建立直流电动机的改变电枢电压的仿真模型，仿真分析获
得转速。
电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。
匚Dntinuous
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MATLA的基本操作、常用命令。
2.学会利用MATLA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，进一步提高学生编程的能力和技巧。
二、原理
（一）MATLA简介
MATLAB勺名称源自MatrixLaboratory，1984年由美国Mathworks公
司推向市场。
它是一种科学计算软件，专门以矩阵的形式处理数据。
MATLAB将高性能的数值计算和可视化集成在一起，并提供了大量的内置函数，从而被广泛地应用于科学计算、控制系统、信息处理等领域的分析、仿真和设计工作。
MATLABS信号处理中的应用主要包括符号运算和数值计算仿真分析。
例如，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分析、信号的时域分析、信号的频谱分析、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，同样提供了一个功能强大的用于编写图形用户界面的工具GUI。
MATLAB勺用户界面对象
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）。
其中GUI向导提供了十种控件（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）、编辑框（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,因此用户在使用的过程需要深入地了解各种图形对象的特征、属性和操作。
本实验利用MATLA的用户界面对象，设计出以实验内容为依托的操作简单、功能完备的图形用户界面，为后面的实验仿真提供了有效的基础。
第四章Matlab程序的设计原则
1.百分号％后面的内容是程序的注释部分，要善于应用注释使程序更具有可
度性。
2.主程序开头用clear指令清除变量，以清除工作空间中其他变量对程序
运行的影响。
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，以便维护，要充分利用matlab工具
箱提供的指令来执行所要进行的运算，在语句之后要输入分号使其及中间结果不在屏幕上显示，以提高执行速度。
4.input指令可以用来输入一些立功临时的数据；而对于大量的数据，则通
过建立一个存储参数的子程序。
在主程序中通过子程序的名称来调用。
5.程序尽量模块化，即采用主程序调用子程序的方法，将所有子程序合并
起来执行全部操作。
6.充分利用Debugger来进行程序的调试（设置断点、单步执行、连续执行），
并用其他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起。
7.设置好matlab的工作路径，以便程序运行。
第五章课程设计心得
通过这次课程设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，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结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。
在设计的过程中遇到问题，可以说得是困难重重，这毕竟第一次做的，难免会遇到过各种各样的问题，同时在设计的过程中发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固。
这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多专业知识问题，最后在老师的辛勤指导下，终于游逆而解。
同时，在老师的身上我们学也到很多实用的知识，在次我们表示感谢！
［1］张森，张正亮，MALTAB仿真技术主导实例运用教程，北京：
机械工业出版，2004.
［2］胡小强计算机网络［M］北京：
北京邮电大学出版社2005年1月
［3］范影乐，杨胜天，MALTA仿真运用详解。
北京：
人民邮电出版社，2001
［4］王兆安，张明勋。
电力电子技术设计和运用手册，北京：
机械出版社，2005
⑸张乃国。
电源技术。
北京：
中国电力出版社，1998.
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