仿真课设直流电动机的MTLAB仿真.docx

1、仿真课设直流电动机的MTLAB仿真存档资料 成绩： 华东交通大学理工学院课 程 设 计 报 告 书所属课程名称 MTLAB仿真 题 目 直流电动机的MTLAB仿真分 院 专业班级 学号 学生姓名 指导教师 课 程 设 计 任 务 书专 业 08电气（电牵） 班 级 2 姓名 一、课程设计题目直流电动机的MTLAB仿真二、课程设计工作：自 2011 年 6月 14 日起至 2011 年 6 月 21 日止。三、课程设计的内容要求：1、复习直流电动机相关知识，通过改变电枢电阻、改变电压和改变磁通三种情况获得不同机械性。2、编写M文件，计算出不同情况下的机械特性仿真曲线，并加以分析。3、在Simul

2、ink环境下画仿真模型原理图，设置模块参数，设置仿真参数。4、用二维画图命令画仿真结果图并加标注说明。对仿真结果加以分析。5、撰写课程设计报告，并答辩。学生签名： 序号项 目等级优秀良好中等及格不及格1课程设计态度评价2出勤情况评价3任务难度评价4工作量饱满评价5任务难度评价6设计中创新性评价7论文书写规范化评价8综合应用能力评价综合评定等级课程设计评阅意见评阅人 职称 2011年 月 日 目录第1章 课程设计内容及要求.5第2章 课程设计目的.6第3章 程序实现思路 .7第4章 程序清单.8第5章 课程设计心得.25第6章 参考文献.28第1章 课程设计内容及要求1、直流电动机的机械特性仿真

3、：直流电动机的人为机械特性主要有改变电枢电压,改变电枢电阻和改变磁通三种情况。根据已知的直流电动机的参数，使用MATLAB编制M文件，通过计算可以画出直流电动机的人为机械特性曲线。他励直流电动机和串励直流电动机的工作特性不同，通过仿真计算可以获得这些特性曲线。 2、直流电动机的起动和制动仿真: (1) 直流电动机的直接起动仿真，直流电动机直接起动时，起动电流很大，可达额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩。在实际运行时不允许直流电动机直接起动。要求使用Simulink对直流电动机的直接启动过程建立仿真模型，通过仿真获得直流电动机的直接启动电流和电磁转矩的变化过程。 （2）直流电动机电枢

4、串联电阻起动仿真: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。 （3）直流电动机的能耗制动仿真要求使用Simulink建立直流电动机的能耗制动的仿真模型，仿真分析获得转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。 （4）直流电动机反接制动仿真要求使用Simulink建立直流电动机的电压反向反接制动的模型，仿真分析获得转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。 3 、直流电动机调速仿真：他励直流电动机的调速方法有三种，即电枢回路串电阻调速，改变电枢电压调速和改变励磁电流（减弱磁通）调速。采用Simulink库中的可控电压

5、源实现电压的控制，具有实现简单方便的优点。控制直流电源电压可以改变直流电动机的转速，也可以控制励磁电源的电压对直流电动机进行调速。（1）直流电动机改变电枢电压调速仿真要求实用Simulink建立他励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。（2）直流电动机改变励磁电流调速仿真要求使用Simulink建立他励直流电动机改变励磁电流的仿真模型，仿真分析获得转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。 第2章 课程设计目的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

6、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学生学会用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

7、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，增强学生的自我动手能力，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。第3章 程序实现思路一直流电动机的机械特性仿真：1.直流电动机的人为机械特性主要有改变电枢电压,改变电枢电阻和改变磁通三种情况。根据已知的直流电动机的参数，使用MATLAB编制M文件，通过计算可以画出直流电动机的人为机械特性曲线。他励直流电动机和串励直流电动机的工作特

8、性不同，通过仿真计算可以获得这些特性曲线。 二直流电动机的起动和制动仿真: (1) 直流电动机的直接起动仿真，直流电动机直接起动时，起动电流很大，可达额定电流的10-20倍，由此产生很大的冲击转矩。在实际运行时不允许直流电动机直接起动。要求使用Simulink对直流电动机的直接启动过程建立仿真模型，通过仿真获得直流电动机的直接启动电流和电磁转矩的变化过程。 （2）直流电动机电枢串联电阻起动仿真: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。 （3）直流电动机的能耗制动仿真要求使用Simulink建立直流电动机的能

9、耗制动的仿真模型，仿真分析获得转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。 （4）直流电动机反接制动仿真要求使用Simulink建立直流电动机的电压反向反接制动的模型，仿真分析获得转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。 三直流电动机调速仿真：他励直流电动机的调速方法有三种，即电枢回路串电阻调速，改变电枢电压调速和改变励磁电流（减弱磁通）调速。（1）直流电动机改变电枢电压调速仿真要求实用Simulink建立他励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。（2）直流电动机改变励磁电流调速仿真要求使用Simulink建立他励直流电动机改变励磁电流的仿真模型，

10、仿真分析获得转速，电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。 第4章 程序清单【14-1】直流电动机的机械特性仿真：某他励电动机，已知额定值为UN=220V，PN=22KW，IN=115，nN=1500r/min;电枢电阻Ra=0.18 欧 ；励磁电阻Rf=628欧，求出Ce&N,Ct&N并分别画出固有机械特性曲线和改变电枢电压，改变电枢电阻，改变磁通是的人为机械特性曲线。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_

11、EPhi_N;%假定Phi=Phi_N,U=U_N,if=if_NIa=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(转速n/rpm);ylim(0,1800);figure(2);plot(Te,n,rs);xlabel(电磁转矩Te/N.m)ylabel(转速n/rpm);hold on;R_c=0;for coef=1:-0.25:0.25; U=U

12、_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);endfigure(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(转速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_

13、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);endylim(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(转速n/rpm);hold on;U=U_N;R_c=0;for coef=0.5:0.25:1.3; C_EP

14、hi=C_EPhi_N*coef; C_TPhi=C_TPhi_N*coef; n=U/C_EPhi-(R_a+R_c)/(C_EPhi*C_TPhi)*Te; plot(Te,n,k-); str=strcat(phi=,num2str(coef),*phi_N); s_y=900*(4-coef*2.2); text(120,s_y,str);endylim(0,3500);【14-2】串励直流电动机，参数与前面参数相同，励磁电阻Rf=0.3欧。画出前题中他励直流电动机的工作特性曲线和串励直流电动机的工作特性曲线。clear;U_N=220;P_N=22;I_N=115;n_N=1500;

15、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;Te_p=Te*10;figure(5);plot(Ia,n,r.-,Ia,Te_p,b.-);xlabel(电枢电流Ia/A);ylabel(转速n/rpm,电磁转矩Te/N.m)text(30,1500,转速n);text(50,500,电磁转矩Te(X10);R_f=0.3;k=0.01;C_E=C_EPh

16、i_N/k/Ia_N;n=U_N./(C_E*k.*Ia)-(R_a+R_f)/(C_E*k);start_p=30; Ia_p=Ia(start_p:length(Ia);n_p=n(start_p:length(n)./1;C_T=C_TPhi_N/k/Ia_N;Te=k*C_T.*Ia.*Ia;Te_p=Te*30;figure(6);plot(Ia_p,n_p,r.-,Ia,Te_p,b.-);xlabel (电枢电流Ia/A);ylabel(转速n/(rpm),电磁转矩Te(N.m);text(39,6000,转速n);text(20,1500,电磁转矩Te(X30);【14-3】直

17、流电动机的直接起动仿真:使用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。【14-4】他励直流电动机电枢串电阻起动仿真模型原理图如下：【14-5】他励直流电动机的能耗制动仿真模型原理图如下：【14-6】他励直流电动机电压反向反接制动仿真模型原理图：【14-7】使用Simulink建立他励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。【14-8】使用Simulink建立他励直流电动机的改变励磁电流的仿真模型，仿真分析获得转速、电枢电流和电磁转矩的暂态过程曲线。第5章课程设计心得通过此次课

18、程设计，使我更加扎实的掌握了有关MATLAB仿真线路方面的知识，在设计过程中虽然遇到了一些问题，但经过一次又一次的思考，一遍又一遍的检查终于找出了原因所在，也暴露出了前期我在这方面的知识欠缺和经验不足。实践出真知，通过亲自动手制作，使我们掌握的知识不再是纸上谈兵。 过而能改，善莫大焉。在课程设计过程中，我们不断发现错误，不断改正，不断领悟，不断获取。最终的绘图检查环节，本身就是在践行“过而能改，善莫大焉”的知行观。这次课程设计终于顺利完成了，在设计中遇到了很多问题，最后在老师的指导下，终于迎刃而解。在今后社会的发展和学习实践过程中，一定要不懈努力，不能遇到问题就想到要退缩，一定要不厌其烦的发现

19、问题所在，然后一一进行解决，只有这样，才能成功的做成想做的事，才能在今后的道路上劈荆斩棘，而不是知难而退，那样永远不可能收获成功，收获喜悦，也永远不可能得到社会及他人对你的认可！ 课程设计诚然是一门专业课，给我很多专业知识以及专业技能上的提升，同时又是一门讲道课，一门辩思课，给了我许多道，给了我很多思，给了我莫大的空间。同时，设计让我感触很深。使我对抽象的理论有了具体的认识。通过这次课程设计，我掌握了MATLAB仿真的编程和绘图；熟悉了MATLAB仿真的一些工具；了解了MATLAB仿真的连线方法；以及如何通过仿真线路绘出正确的仿真图形等等，掌握了MATLAB仿真的方法和应用。 我认为，在这次的

20、课程设计实践中，不仅培养了独立思考、动手操作的能力，而且在各种其它能力上也都有了提高。更重要的是，在课程设计课上，我们学会了很多学习的方法。而这是日后最实用的，真的是受益匪浅。要面对社会的挑战，只有不断的学习、实践，再学习、再实践。这对于我们的将来也有很大的帮助。以后，不管有多苦，我想我们都能变苦为乐，找寻有趣的事情，发现其中珍贵的事情。就像中国提倡的艰苦奋斗一样，我们都可以在实验结束之后变的更加成熟，会面对需要面对的事情。 回顾起此课程设计，至今我仍感慨颇多，从理论到实践，在这段日子里，可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。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，但可喜的是最终都得到了解决。 此次设计也让我明白了思路即出路，有什么不懂不明白的地方要及时请教或上网查询，只要认真钻研，动脑思考，动手实践，就没有弄不懂的知识，收获颇丰。第6章参考文献李维波（中国电力出版社）张葛祥、李娜（清华大学出版社）王正林（电子工业出版社）