绕线型异步电动机的MATLAB仿真毕业设计论文.docx
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绕线型异步电动机的MATLAB仿真毕业设计论文
毕业设计（论文）任务书
毕业设计（论文）题目：
绕线型异步电动机的MATLAB仿真
毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：
一、毕业设计（论文）基本要求：
1、掌握无功功率补偿优化的各种理论基础及相关数学模型。
2、能用计算机终端和合适的软件模拟实际系统。
3、完成毕业设计说明书（毕业论文一份）。
4、完成10000字符与设计内容相关的英文资料翻译。
二、毕业设计（论文）主要内容：
1、仿真的基本概念和类型
2、应用软件MATLAB介绍
3、异步电机的数学模型
4、英文资料翻译
绕线型异步电动机的MATLAB仿真
摘要
仿真是在无需建立实际系统的条件下，利用计算机终端和合适的软件模拟实际系统的运行状态并得到系统各种运行状态下的数据。
一次成功的仿真应该是得到的数据能够充分预见实际系统的运行状态，并能为实际系统的建立提供足够可靠的数据及结构依据。
具体到此次论文的研究任务，是在MATLAB软件的Simulink模块下建立一个绕线式异步电动机的仿真模型来研究它在不同情况下的运行特性，包括空载运行、负载运行、堵转、不对称运行等。
测定的数据有转子电流、定子电流、转速和转矩等。
通过仿真结果证明仿真的有效性和正确性。
关键词：
异步电动机、MATLAB、Simulink、仿真
WoundInductionMotorSimulation
Abstract
Simulationisundertheconditionswhichdon’tneedtobuildtheactualsystem.Itistheuseofcomputerterminalsandappropriatesoftwaresimulationoftheactualsystemoperationandsystemoperationunderavarietyofdata.Asuccessfulsimulationdatashouldbeabletofullyanticipatethecirculationoftheactualsystem.besides,itshouldprovideadequateandreliabledataandthefoundationofthestructuralfortheactualsystem.
Inthisresearchpaper,wecanestablishawindinginductionmotorsimulationmodeltostudyitunderdifferentcircumstancesinMATLAB’sSimulinksoftwaremodule,Includingloadofoperation,noloadofoperation,forcetostop,asymmetryofoperationandsoon.Weneedtomeasurethedatasuchasrotorcurrent,statorcurrent,speedandtorque,etc.Wecouldprovethevalidityandaccuracyofsimulationthroughthesimulationresults.
Keywords:
Asynchronousmotor,MATLAB,simulink,simulation
前言
在众多科学技术领域，一个新的科技成果的诞生，都或多或少地包含有对其形成初期的“模拟”环节。
当然，这样的“模拟”往往是根据我们所需要实现的功能，利用必要的硬件和软件设备来实现的。
当今，随着计算机技术的飞速发展，计算机硬件和软件的性能与质量空前提高，计算机的应用越来越普及，计算机仿真技术越来越广泛地应用于控制系统的分析与设计。
作为一门综台性技术,计算机仿真技术将随着其相关领域的技术深入发展,继续向纵深快速发展,同时将扩大其综合应用的领域和范围。
MATLAB作为现今应用最广泛的系统仿真软件，以其完善的性能，强大的功能和简单便捷的人机交换操作界面，在科学研究的各个领域，尤其是仿真系统受到人们的普遍青睐。
利用MATLAB中SIMULINK部件的PSB集合（电力系统模块集）可以非常方便地构造“电机及拖动基础”、“直流调速系统”、“交流调速系统”、“电力电子学技术”等课程相关内容的仿真模型。
此次论文的研究任务就是基于对绕线型异步电动机科学分析的基础上，建立起比较客观准确的数学模型，作为在计算机平台上依托MATLAB软件实现仿真的数学依据。
之后，便可以形成科学的仿真数学原理，并成功建立起仿真模型。
这样建立起的仿真模型可以比较客观、真实地反映实际系统的运行状态，仿真结果可以足够准确地说明系统的主要运行特征。
本论文主要部分分为五章：
第一章为计算机仿真概述，包括仿真的基本概念、类型和发展趋势等；第二章为MATLAB介绍，阐述了MATLAB的发展历程、特点及SIMULINK的使用方法；第三章为建立异步电动机数学模型的过程，详细叙述了三种坐标下异步电动机的数学模型；第四章为绕线型异步电动机的MATLAB仿真，阐述了在MATLAB的SIMULINK模块下建立仿真模型的过程以及相关参数的设定；第五章是对仿真结果的分析，也是对整个仿真过程的总结。
第一章计算机仿真概述
第一节仿真的基本概念和类型
第二节仿真技术概述
第三节计算机仿真概述
第二章应用软件MATLAB介绍
第一节MATLAB简介
第二节SIMULINK模块简介
第三章异步电机的数学模型
第一节磁链方程
第二节电压方程
第三节转矩方程
第四节状态方程
第四章绕线形异步电机的MATLAB仿真
第一节仿真模型的建立
第二节模块的参数设置
第三节仿真参数的设置
第一章计算机仿真概述
第一节仿真的基本概念和类型
一、仿真的概念
仿真（simulation）是利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中的系统。
通俗的讲，仿真的过程就是模拟实际的过程。
仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。
当我们对连续动态系统进行研究时，往往会遇到下列困难：
由于条件限制很难或者不可能进行某些具体实验，或者一个系统在未建造之前，无法用实物实验的手段进行研究，我们可以建立所需研究系统的模型而不是实际系统本身，用对系统模型而不是对实际系统的计算和测试来代替对实际系统的实验研究，这种研究方法就叫做仿真。
特别地，当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。
仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真实验二个主要步骤。
仿真过程建立的模型通常有二种：
物理模型、数学模型。
进行仿真实验要依靠一定的硬件和软件等方可实现，习惯统称为仿真工具。
仿真硬件中最主要的是计算机。
事实上，计算机已成为现代仿真的主要工具。
仿真过程通常是利用集模拟计算机和数字计算机优点于一身的混合计算机作为硬件设施，充分发挥模拟计算机的高速度和数字计算机的高精度、逻辑运算和存储能力强的优点。
除计算机外，仿真硬件还包括一些专用的物理仿真器，如运动仿真器、目标仿真器、负载仿真器、环境仿真器等。
仿真软件包括为仿真服务的仿真程序、仿真程序包、仿真语言和以数据库为核心的交互式仿真语言。
除此之外，另一个重要的趋势是将仿真技术和人工智能结合起来，产生功能更强的仿真软件。
二、仿真的类型
仿真按不同的原则和标准划分为不同的类型。
㈠按所用模型的类型分：
物理模型、数学模型和物理-数学模型分别对应物理仿真、计算机仿真和半实物仿真。
⒈物理仿真是采用物理模型，由于建立了与实际系统结构、性能相一致的模型，所以仿真具有效果逼真，精度高等优点，不足之处在于其造价高、耗时长，因此只在一些特殊场合下采用（如导弹、卫星一类飞行器的动态仿真，发电站综合调度的仿真和培训系统等）。
⒉计算机仿真采用数学模型在计算机上进行，虽然这样的模型往往是非实时性的、离线的，但是由于其具有经济、快速、实用等优点，因此在可以保证足够精确度的情况下，计算机仿真在众多领域得到了非常广泛的应用。
㈡按所用计算机的类型分：
模拟计算机、数字计算机和混合计算机分别对应模拟仿真、数字仿真和混合仿真。
⒈模拟仿真是采用数学模型，在模拟计算机上所进行的仿真研究过程。
过去由于模拟仿真在描述连续物理系统的动态过程中自然、失真小、速度快、结果可靠等优点，在某些领域还是比较重要的研究手段。
但由于其受元器件性能影响很大，而且仿真精度不高，尤其对计算机控制系统的仿真较困难，加之自动化程度较低，使其广泛应用受到限制。
⒉数字仿真是采用数学模型，在数字计算机上借助于数值计算方法所进行的仿真研究过程。
理论上数字计算机中所采用的字长可以根据精度要求来“随意”设计，因此其仿真精度应该可以是无限的，然而由于受到误差积累、仿真时间等因素影响，其精度也不易定得太高。
另外，与模拟仿真相比，它对计算机控制系统的仿真比较方便，仿真过程的自动化程度也比较高，可以方便地实现显示、打印等功能。
过去，由于计算机的运算速度比较低，在一定程度上影响到仿真结果的可信度。
而今，随着计算机技术的发展，“速度问题”已得到极大的改进和提高。
另外，需要说明的是数字仿真没有专用的仿真软件支持，需要专门的设计人员用高级程序语言编写求解系统模型和相应的结果输出程序等。
⒊混合仿真是结合了模拟仿真和数字仿真的优点于一身的仿真类型。
它在兼收数字仿真的高精度之外，同时又具有模拟仿真数度快、失真小等特点。
㈢按仿真对象中的信号流类型分：
离散系统和连续系统分别对应于离散系统仿真和连续系统仿真。
㈣按仿真时间与实际时间的比例关系分为实时仿真（仿真时间标尺等于自然时间标尺）、超实时仿真（仿真时间标尺小于自然时间标尺）和亚实时仿真（仿真时间标尺大于自然时间标尺）。
㈤按对象的性质分为宇宙飞船仿真、化工系统仿真、经济系统仿真等。
第二节仿真技术概述
一、仿真技术发展的背景
在五、六十年代仿真技术主要应用于航空、航天、电力、化工以和其他工业过程控制等工程技术领域。
那时仿真技术的应用就已经体现出了它在创造社会经济效益方面的巨大作用。
例如：
在航空工业方面，采用仿真技术使大型客机的设计和研制周期缩近20%。
采用仿真实验代替实弹试验可使实弹试验的次数减少近80%。
在电力工业方面采用仿真系统对核电站进行调试、维护和排除故障，一年即可收回建造仿真系统的成本。
现代仿真技术不但应用于传统的科学技术领域，而且日益广泛地应用于社会、经济、生物等多种非科技领域，如交通控制、城市规划、资源利用、环境污染防治、生产管理、市场预测、世界经济的分析和预测、人口控制等。
仿真技术的广泛应用正在我们生活的各个方面体现着它的优势，发挥着它的作用。
二、仿真技术的应用及意义
可以说，仿真技术就是模型化方法的继续。
它是通过对模型的进行调试和计算，并利用测试和计算的结果研究、改进模型的一种技术，是随着时间数值的增加，一步一步地求解系统动态模型方程的方法。
这样，在全部时间内就可以通过对系统的动态模型性能的观测来求得问题的解。
仿真技术在工业生产及工程技术等领域得到了广泛的应用。
在电力工业中，电力系统动态模型实验：
电力系统负荷分配、瞬态稳定性以及最优潮流控制、电站操作人员培训模拟系统都用到了仿真技术。
在航空与航天工业中，仿真技术被应用于设计飞行器三级仿真体系：
纯数学模拟、半实物模拟、实物模拟或模拟飞行实验。
在飞行员及宇
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