1.1kw直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）1.1kw直流電動(dòng)機(jī)不可逆調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師： 合作指導(dǎo)教師： 專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)： 電氣自動(dòng)化技術(shù) 所在學(xué)院： 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 2013年 5月摘要直流電動(dòng)機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)在工程中應(yīng)用廣泛，為了使系統(tǒng)具有良好的動(dòng)態(tài)性能必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前廣泛應(yīng)用的是基于一些標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行設(shè)計(jì)的系統(tǒng)，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便。計(jì)算機(jī)仿真可以不運(yùn)行實(shí)際系統(tǒng)，只要在計(jì)算機(jī)上建立數(shù)字仿真模型，模仿被仿真對(duì)象的運(yùn)行狀態(tài)及其隨時(shí)間變化的過(guò)程。通過(guò)對(duì)數(shù)字仿真模型的運(yùn)行過(guò)程的觀(guān)察和設(shè)計(jì)，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特征，以此來(lái)估計(jì)和推斷實(shí)際系統(tǒng)的真實(shí)參數(shù)和真實(shí)性能。本文介紹的是用一臺(tái)1.1kw的直

2、流電動(dòng)機(jī)構(gòu)成的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。在理論的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，并利用matlab中的simulink工具箱，對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析及參數(shù)調(diào)試。主要是從主電路設(shè)計(jì)、控制電路設(shè)計(jì)、數(shù)學(xué)模型的建立、系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真及調(diào)試等幾個(gè)方面來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析。關(guān)鍵詞：直流調(diào)速，雙閉環(huán)系統(tǒng)，電流調(diào)節(jié)器，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器，計(jì)算機(jī)仿真abstractthe double-close-loop d.c. speed regulating system to use extensive among project, for make system have good dynamic performance mu

3、st design to the system. the ones that used extensively designed the system on the basis of some standard forms at present, its advantage is simple and convenient. computer simulation neednt operate the practical system , so long as set up digital simulation model at the computer, imitate simulation

4、 operation state and course changing over time of target. through to digital simulation operation observation and design of course of model , get simulation output parameter and essential feature of system, so as to estimate and infer the true parameter of the real system and true performance. what

5、this text introduced is the double-close-loop d.c. speed regulating system that the direct current motor of a 1.1kw forms . design the double-close-loop d.c. speed regulating system , utilize simulink toolbox of matlab on the theoretical basis, the double-close-loop d.c. speed regulating system carr

6、y on simulation analysis and parameter debug . design and analyse from main circuit design , control circuit design , digital model foundation , computer simulation and odd of debugging etc. keywords: speed control of dc-drivers，double-closed-loop system，current regulator ，speed regulator computer s

7、imulation 目 錄摘要 iabstract ii前言1第一章 調(diào)速方案的選擇21.1 直流電機(jī)電源確定21.2 勵(lì)磁電源的選擇31.3 測(cè)速發(fā)電機(jī)選擇31.4 電流反饋環(huán)節(jié)的檢測(cè)31.5 電流環(huán)選擇41.6 速度環(huán)選擇4第二章 主電路的計(jì)算52.1 整流變壓器額定參數(shù)計(jì)算52.1.1 二次相電壓 的計(jì)算52.1.2 一次和二次相電流和計(jì)算52.1.3 變壓器的容量計(jì)算52.2 整流元件的選擇62.2.1 晶閘管的額定電壓62.2.2 晶閘管的額定電流62.2.3 勵(lì)磁電路元件的選擇62.2.4 滑動(dòng)變阻器r的選擇62.3 晶閘管保護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算62.3.1 晶閘管兩端的過(guò)電壓保護(hù)82.3

8、.2 過(guò)電流保護(hù)82.4 電抗器參數(shù)計(jì)算82.4.1 使輸出電流連續(xù)的臨界電感82.4.2 限制輸出電流脈動(dòng)的電感量92.4.3 電動(dòng)機(jī)電感量ld和變壓器漏電感92.4.4 實(shí)際串入電抗器的電感量9第三章 控制電路的設(shè)計(jì)103.1 觸發(fā)電路的選擇 103.2 控制電源的選擇 113.3 電流反饋環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與計(jì)算123.3.1 電流調(diào)節(jié)器的工作原理電流123.3.2 電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖的簡(jiǎn)化123.3.3 電流環(huán)參數(shù)的確定133.4 電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇及參數(shù)計(jì)算143.4.1 結(jié)構(gòu)的選擇143.4.2 參數(shù)的計(jì)算143.4.3 檢驗(yàn)近似條件143.4.4 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容153.5 轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)1

9、63.5.1 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的工作原理163.5.2 電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)163.5.3 速度環(huán)參數(shù)的確定173.6 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇及參數(shù)計(jì)算173.6.1 結(jié)構(gòu)的選擇173.6.2 參數(shù)的計(jì)算183.6.3 檢驗(yàn)近似條件183.6.4 計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容193.6.5 檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量193.7 繼電器接觸器控制電路設(shè)計(jì)21第四章 控制電路的設(shè)計(jì)224.1 單元部件調(diào)試224.2 系統(tǒng)調(diào)試224.3 速度變換器的調(diào)試224.4 數(shù)學(xué)模型的建立244.5 仿真軟件matlab的介紹254.6 系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析26結(jié) 論27致 謝28參考文獻(xiàn) 29元?dú)饧骷?xì)表 30前 言1957年，晶閘管（

10、俗稱(chēng)可控硅整流元件，簡(jiǎn)稱(chēng)可控硅）問(wèn)世，到了60年代，已生產(chǎn)出成套的晶閘管整流裝置，使變流技術(shù)產(chǎn)生根本性的變革，開(kāi)始進(jìn)入晶閘管時(shí)代。到今天，晶閘管電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)v-m系統(tǒng)）已經(jīng)成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。本文采用的直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是從內(nèi)環(huán)到外環(huán)，即先設(shè)計(jì)好電流環(huán)后將其等效成速度環(huán)中的一個(gè)環(huán)節(jié)，再對(duì)速度環(huán)進(jìn)行設(shè)計(jì)。目前廣泛應(yīng)用的直流調(diào)速設(shè)計(jì)方法是基于某些標(biāo)準(zhǔn)形式進(jìn)行的，其優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單方便，但設(shè)計(jì)的系統(tǒng)性能指標(biāo)是相同的，實(shí)際系統(tǒng)所要求的指標(biāo)往往是不同的，所以采用雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法不一定都能得到滿(mǎn)意的結(jié)果。在設(shè)計(jì)中，基于理論設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上根據(jù)實(shí)際的系統(tǒng)情況作參數(shù)的調(diào)整是非常重要的，也是

11、必不可少的。這是因?yàn)閷?shí)際系統(tǒng)的參數(shù)，往往與計(jì)算值或銘牌數(shù)據(jù)有一定的差別，系統(tǒng)某些環(huán)節(jié)的非線(xiàn)性影響等因素存在，使系統(tǒng)在配置設(shè)計(jì)參數(shù)后并不能馬上獲得預(yù)期的性能指標(biāo)。傳統(tǒng)的調(diào)試方法是將整個(gè)系統(tǒng)按理論設(shè)計(jì)的結(jié)果建立一個(gè)實(shí)際系統(tǒng)，然后將系統(tǒng)分成若干個(gè)控制單元，并對(duì)每個(gè)控制單元進(jìn)行調(diào)試，最后將各個(gè)單元構(gòu)成一個(gè)完整的系統(tǒng)，并進(jìn)行調(diào)試，這種傳統(tǒng)的調(diào)試方法在使用過(guò)程中不僅費(fèi)時(shí)、費(fèi)力且不易產(chǎn)生滿(mǎn)意的結(jié)果。因此我們采用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)。通過(guò)對(duì)數(shù)字仿真模型的運(yùn)行過(guò)程的觀(guān)察和設(shè)計(jì)，得到被仿真系統(tǒng)的仿真輸出參數(shù)和基本特征，以此來(lái)估計(jì)和推斷實(shí)際系統(tǒng)的真實(shí)參數(shù)和真實(shí)性能。matlab語(yǔ)言是一個(gè)具有高級(jí)數(shù)值分析、處理與計(jì)算功能的

12、軟件。其中的工具箱simulink是基于模型化圖形組態(tài)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，利用simulink工具箱可以非常有效的對(duì)直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行參數(shù)調(diào)試，可以非常直觀(guān)的觀(guān)察電動(dòng)機(jī)電流和轉(zhuǎn)速相應(yīng)情況進(jìn)行靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析，是目前國(guó)際上廣泛流行的工程仿真技術(shù)。 第一章 調(diào)速方案的選擇采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和pi調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。如果要求快速起制動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿(mǎn)足需要。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程的電流或轉(zhuǎn)速。對(duì)于像龍門(mén)刨床、可逆軋鋼機(jī)那樣的經(jīng)常正反轉(zhuǎn)運(yùn)行的調(diào)速系統(tǒng)，盡量縮短起制動(dòng)過(guò)程的時(shí)間是提高生產(chǎn)率的重要因素。為此，

13、在電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)距）受限的條件下，希望充分利用電機(jī)的容許過(guò)載能力，最好是在過(guò)渡過(guò)程中始終保持電流（轉(zhuǎn)距）為容許的最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降低下來(lái)，使轉(zhuǎn)距馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。為了實(shí)現(xiàn)在容許條件下最快起動(dòng)，關(guān)鍵是要獲得一段使電流保持為最大值的恒流過(guò)程，按照反饋控制規(guī)律，采用某個(gè)物理量的負(fù)反饋就可以保持該量基本不變，那么采用電流負(fù)反饋就應(yīng)該能得到近似的恒流過(guò)程。我們希望在起動(dòng)過(guò)程中只有電流負(fù)反饋，而不能讓它和轉(zhuǎn)速負(fù)反饋同時(shí)加到一個(gè)調(diào)節(jié)器的輸入端，到達(dá)穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)速后，又希望只要轉(zhuǎn)速負(fù)反饋，不再靠電流負(fù)反饋發(fā)揮主要的作用，因此，我們采用雙

14、閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。穩(wěn)態(tài)如下圖（1.1）圖1.1 雙閉環(huán)轉(zhuǎn)速負(fù)反饋系統(tǒng)框圖1.1直流電機(jī)電源確定由于晶閘管是只具備控制接通、無(wú)自關(guān)斷能力的半控制型器件，因此在直流調(diào)速系統(tǒng)中，最常采用的可控整流器就是晶閘管可控整流器。其特點(diǎn)是：無(wú)噪聲、無(wú)磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資??；而且工作可靠、功耗小、效率高。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于晶閘管整流裝置我們均采用三相整流電路。三相整流電路的類(lèi)型很多，包括三相半波可控整流電路、三相橋式全控整流電路等，這里我們采用后一種。因?yàn)槿喟氩煽卣麟娐凡还苁枪碴帢O還是共陽(yáng)極接法，都只用三個(gè)晶閘管，其繞組利用率低，且電流是單方向的，為防止鐵心飽和必須加大變壓器鐵心的截面積，因而還

15、要引起附加損耗。整流的負(fù)載電流要流入電網(wǎng)零線(xiàn)，亦引起額外損耗，特別是增大零線(xiàn)電流，須加大零線(xiàn)的截面。而三相橋式全控整流電路，由于共陰極組在正半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是正向電流；共陽(yáng)極組在負(fù)半周導(dǎo)電，流經(jīng)變壓器的是反向電流。因此變壓器繞組中沒(méi)有直流磁通勢(shì)，每相繞組正負(fù)半周都有電流流過(guò)，提高了變壓器繞組的利用率。圖1.2 三相橋式全控整流電路圖1.2勵(lì)磁電源的選擇對(duì)于本調(diào)速系統(tǒng)，雖然電動(dòng)機(jī)的額定功率不是特別的大，屬于小功率調(diào)速系統(tǒng)，但設(shè)計(jì)要求對(duì)系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)指標(biāo)要求都比較高，所以我們應(yīng)使電流的脈動(dòng)小，故選用無(wú)噪聲、無(wú)摩損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資省，而且工作可靠、功耗小、效率高的全控橋整流電路

16、作為供電方案給電動(dòng)機(jī)供電。1.3測(cè)速發(fā)電機(jī)選擇根據(jù)直流電機(jī)的參數(shù)可選擇，測(cè)速發(fā)電機(jī)的額定功率23.1w，額定電壓110v，額定電流210ma，額定轉(zhuǎn)數(shù)1900轉(zhuǎn)/分。1.4電流反饋環(huán)節(jié)的檢測(cè) 利用串聯(lián)式直流互感器把直流轉(zhuǎn)換成正比的電壓信號(hào)，其工作原理是;飽和電抗器的直流控制線(xiàn)圈成為直流互感器的；次線(xiàn)圈，交流工作線(xiàn)圈成為二次線(xiàn)圈。直流互感器的原理實(shí)質(zhì)上是當(dāng)鐵心被交直流線(xiàn)圈同時(shí)激勵(lì)時(shí)，直流電流的大小引起鐵芯飽和程度的改變，使交流線(xiàn)圈的電抗大小發(fā)生變化，交流電流及串在回路中的取樣電阻上的電壓會(huì)相應(yīng)改變。當(dāng)直流為被測(cè)電流時(shí)，由取樣電阻上可得到正比于直流電流的電壓。1.5電流環(huán)選擇 為了acr采用的是p

17、i調(diào)節(jié)器電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)如下圖 圖1.3 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖1.6速度環(huán)選擇 圖1.4 速度環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖第二章 主電路的計(jì)算主電路主要是對(duì)電動(dòng)機(jī)電樞和勵(lì)磁繞組進(jìn)行正常供電，對(duì)他們的要求主要是安全可靠，因此在部件容量的選擇上、在經(jīng)濟(jì)和體積相差不太多的情況下，盡可能選用大一些的，并在保護(hù)環(huán)節(jié)上對(duì)各種故障出現(xiàn)的可能性，都要有足夠的估計(jì)，并采取相應(yīng)的保措施，配備必要的報(bào)警、顯示、自動(dòng)跳閘線(xiàn)路，以確保主線(xiàn)路安全可靠的要求。2.1整流變壓器額定參數(shù)計(jì)算一般情況下，整流裝置所要求的交流供電電壓與電網(wǎng)電壓不一致，因此需要使用整流變壓器。此外，整流變壓器還可以減小電網(wǎng)和整流裝置的相互干擾。2.1.1二次相電壓

18、的計(jì)算取，考慮裕量查表可知 a2.34, 則 =60.3172.37v取 v因此，電壓比為 2.1.2一次和二次相電流和的計(jì)算查表可知 則 =2.4a =0.816a取 a, a2.1.3變壓器的容量計(jì)算查表可知 則 kvakva =2.865kva2.2整流元件的選擇 2.2.1晶閘管的額定電壓 =343514v取 v2.2.2晶閘管的額定電流未接電抗器的電動(dòng)機(jī)負(fù)載，負(fù)載性質(zhì)介于電阻與電感負(fù)載之間，為了晶閘管工作可靠，按電阻負(fù)載選擇系數(shù)k。 查表可知 k=0.367按最大負(fù)載電流計(jì)算則 =（1.52）0.3671.213 =8.611.5a取 a2.2.3勵(lì)磁電路元件的選擇整流二極管耐壓與主

19、電路晶閘管相同，故取500v。額定電流為10a故選用zp38型的二極管。2.2.4滑動(dòng)變阻器r的選擇電壓ur3110330v 電流 ir=1.50.8=1.2a r為275歐 則取300歐2.3晶閘管保護(hù)設(shè)計(jì)與計(jì)算2.3.1晶閘管兩端的過(guò)電壓保護(hù)為了抑制晶閘管的關(guān)斷過(guò)電壓一般采用在晶閘管兩端并聯(lián)阻容保護(hù)電路的方法，如圖2.1所示。圖2.1 晶閘管兩端阻容保護(hù)電路接法阻容保護(hù)的數(shù)值一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選定，見(jiàn)表2.2。表2.2 與晶閘管并聯(lián)的阻容經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)晶閘管額定電流/a1020501002005001000電容/0.10.150.20.250.512電阻/100840201052由上表可知，,電容耐壓

20、可選加在晶閘管兩端工作電壓峰值的1.11.5倍。則電容耐壓為（1.11.5）（1.11.5） （1.11.5）70189283v電阻的功率為 0.15w其中，f為電源頻率（hz）； 為晶閘管工作電壓峰值（v）。2.3.2過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)措施很多，其中快速熔斷器的斷流時(shí)間短，保護(hù)性能較好，是目前應(yīng)用最普遍的保護(hù)措施。快速熔斷器的接法如圖2.3所示。 （a）交流側(cè)快熔 （b）元件串聯(lián)快熔圖2.3 快速熔斷器的接法在本系統(tǒng)中，接有電抗器的三相全控橋電路，通過(guò)晶閘管電流有效值7.5a，考慮到快速熔斷器額定電壓應(yīng)大于線(xiàn)路的工作電壓的有效值，其電流應(yīng)小于晶閘管的有效值。故選rls10的熔斷器，額定電壓

21、500v,額定電流10a，熔體額定電流為5a。2.4電抗器參數(shù)計(jì)算2.4.1使輸出電流連續(xù)的臨界電感 為了使輸出電流在最小負(fù)載電流仍能連續(xù) 為整流電路形式有關(guān)系數(shù)為0.695 為最小負(fù)載電流則按的（5%10%）經(jīng)計(jì)算可得取1.04a 可得輸出電流連續(xù)的臨界電感l(wèi)1 （700.695）/1.0444.09mh2.4.2限制輸出電流脈動(dòng)的電感量對(duì)于直流電機(jī)負(fù)載來(lái)說(shuō)，過(guò)大的交流分量會(huì)使電動(dòng)機(jī)換向惡化和鐵耗增加，引起過(guò)熱。因此，應(yīng)在直流側(cè)串入平波電抗器，用來(lái)輸出的脈動(dòng)量。平 波電抗器的臨界電感量l2可用下式計(jì)算 與整流電路形式有關(guān)，可查表得1.045 為電流最大允許脈動(dòng)，通常三相電路的（510）%。（

22、1.04570）/（0.0813）70.34mh2.4.3電動(dòng)機(jī)電感量ld和變壓器漏電感電動(dòng)機(jī)電感量ld和變壓器電感量lt可按下式計(jì)算 （10110）/（22150013） 2.17mh式中,n為直流電動(dòng)機(jī)電壓，電流和轉(zhuǎn)速，以常值代入；p為電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；為計(jì)算系數(shù)。一般無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取（812），快速無(wú)補(bǔ)償電動(dòng)機(jī)取68，有補(bǔ)償則取56，這里取10.變壓器漏感電感量lt可按下式計(jì)算 式中-為計(jì)算系數(shù)由表查得為3.9 為變壓器的短路比，一般取510，這里取8. （3.9870）/（10013） 1.68mh2.4.4實(shí)際串入電抗器的電感量考慮到輸出電流連續(xù)時(shí)的實(shí)際電感時(shí) 這里n在三相橋式電路中取

23、2，其余電路可取1. 44.09（2.17+21.68）38.56mh 考慮到限制電流脈動(dòng)時(shí)的實(shí)際電感量 70.34（2.17+21.68） 64.81mh 這里取較大為65mh。第三章 控制電路的設(shè)計(jì)3.1觸發(fā)電路的選擇門(mén)極電壓又叫觸發(fā)電壓，產(chǎn)生觸發(fā)信號(hào)的電路叫觸發(fā)電路。觸發(fā)電路性能的好壞，不但影響系統(tǒng)的調(diào)速范圍和調(diào)速精度，而且對(duì)系統(tǒng)的可靠性有很大的影響。因此觸發(fā)電路必須保證迅速、準(zhǔn)確、可靠的送出脈沖。為達(dá)到這個(gè)目的，正確選用或設(shè)計(jì)觸發(fā)電路是很重要的，一個(gè)觸發(fā)電路性能的優(yōu)劣常用下列幾條來(lái)衡量：（1）觸發(fā)脈沖必須保持與主電路的交流電源同步，以保證每個(gè)周期都在相同的延遲角處觸發(fā)導(dǎo)通晶閘管。（2）

24、觸發(fā)脈沖應(yīng)能在一定的范圍內(nèi)移相。對(duì)于不同的主電路要求的移相范圍也不同。對(duì)于三相全控橋式電路，電阻負(fù)載時(shí)為，既要整流又要逆變時(shí)，其移相范圍為，為保證逆變可靠，對(duì)最小逆變角應(yīng)加以限制。（3）觸發(fā)信號(hào)應(yīng)有足夠的功率（電壓和電流）。為使所有合格的器件在各種可能的工作條件下都能可靠觸發(fā)，觸發(fā)電路送出的觸發(fā)電壓和電流，必須大于器件門(mén)極規(guī)定的觸發(fā)電壓和觸發(fā)電流。觸發(fā)電壓在4v以上、10v以下為宜，這樣就能保證任何一個(gè)合格的器件換上去都能正常工作。在觸發(fā)信號(hào)為脈沖形式時(shí)，只要觸發(fā)功率不超過(guò)規(guī)定值，觸發(fā)電壓、電流的幅值在短時(shí)間內(nèi)可大大超過(guò)額定值。（4）不該觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)電路的漏電壓小于0.150.2v，以防誤觸發(fā)

25、。（5）觸發(fā)脈沖的上升前沿要陡。否則，因溫度、電源電壓等因素變化時(shí)將造成晶閘管的觸發(fā)時(shí)間不準(zhǔn)確。設(shè)脈沖的幅值為，脈沖前沿是指由0.1上升到0.9所需要的時(shí)間，一般要在10以?xún)?nèi)為宜。（6）觸發(fā)脈沖應(yīng)有一定的寬度。一般晶閘管的開(kāi)通時(shí)間為左右，故觸發(fā)脈沖的寬度至少應(yīng)在以上，最好應(yīng)有。對(duì)于三相橋式全控整流電路，若采用寬脈沖觸發(fā)，則脈沖寬度應(yīng)大于，一般設(shè)計(jì)成（5ms）。由于集成觸發(fā)電路的體積小、功耗低、調(diào)試方便、性能穩(wěn)定可靠等特點(diǎn)，這里我們選用集成六脈沖觸發(fā)器實(shí)用電路，如圖31所示。圖3.1 集成六脈沖觸發(fā)器實(shí)用電路該電路需要三個(gè)互差，且與主電路三個(gè)相電壓、同相的三個(gè)同步電壓，因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)三相同步變

26、壓器。但同步變壓器功率很小，一般每相不超過(guò)1w，故可用三個(gè)單相變壓器接成三相變壓器組來(lái)代替，并聯(lián)成dy0，即可獲得與主電路二次側(cè)相電壓同相的三個(gè)電壓、。3.2控制電源的選擇給定電壓的穩(wěn)定與否直接影響系統(tǒng)給定轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定程度，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)精度影響甚大。為此在調(diào)速系統(tǒng)中，給定電壓一般由穩(wěn)壓電源供給。根據(jù)對(duì)系統(tǒng)調(diào)速精度的要求不同，可以采用不同型式的穩(wěn)壓電源。根據(jù)電路要求可選用穩(wěn)壓管、晶體管、集成穩(wěn)壓器等組成的穩(wěn)壓電源。由于用集成穩(wěn)壓器組成的穩(wěn)壓電路簡(jiǎn)單，穩(wěn)壓精度高，故廣泛應(yīng)用在調(diào)速系統(tǒng)中。這里選用cm7815和cm7915三端集成穩(wěn)壓器作為控制電路電源，如圖3.2所示。3.2集成穩(wěn)壓電源原理圖33電流反

27、饋環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)與計(jì)算331電流調(diào)節(jié)器的工作原理電流電流調(diào)節(jié)器有兩個(gè)輸入信號(hào)。一個(gè)是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器輸出反映偏差大小的主控信號(hào)，一個(gè)是由交流互感器測(cè)出的反映主回路電流反饋信號(hào)，當(dāng)突加速度給定一個(gè)很大的輸入值，其輸出整定在最大飽和值上，與此同時(shí)電樞電流為最大值，從而電動(dòng)機(jī)在加速過(guò)程中始終保持在最大轉(zhuǎn)距和最大加速度，使起、制動(dòng)過(guò)程時(shí)間最短。如果電網(wǎng)電壓發(fā)生突變（如降低）時(shí)，整流器輸出電壓也會(huì)隨之變化（降低），引起主回路電流變化（減?。?，由于快速性好，不經(jīng)過(guò)電動(dòng)機(jī)機(jī)械環(huán)節(jié)的電流反饋環(huán)的作用，立即使調(diào)節(jié)器的輸出變化（增大），則也變化（變?。詈笫拐髌鬏敵鲭妷河只謴?fù)（增加）至原來(lái)的數(shù)值，這就抑制了主回路電流的變

28、化。也就是說(shuō)，在電網(wǎng)電壓變化時(shí)，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化之前，電流的變化首先被抑制了。同樣，如果機(jī)械負(fù)載或電樞電流突然發(fā)生很大的變化，由于采用了頻率響應(yīng)較好的快速電流負(fù)反饋，當(dāng)整流器直流側(cè)發(fā)生類(lèi)似短路的嚴(yán)重故障時(shí)，電流負(fù)反饋也及時(shí)的把電流故障反饋到電流控制回路中去，以便迅速減小輸出電壓，從而保護(hù)晶閘管和直流電動(dòng)機(jī)不致因電流過(guò)大而損壞。電流調(diào)節(jié)器acr的作用：（1）對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起抗干擾作用（2）啟動(dòng)時(shí)保證獲得容許的最大電流（3）在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電樞電流跟隨給定電壓變化（4）當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至堵轉(zhuǎn)時(shí)，可以限制電樞電流的最大值，從而起到快速的過(guò)流安全保護(hù)，如故障消失，系統(tǒng)能自動(dòng)恢復(fù)工作。3.3.2電流環(huán)結(jié)

29、構(gòu)圖的簡(jiǎn)化電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖如圖3.3所示。圖3.3 電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由于突加給定階躍后，速度調(diào)節(jié)器輸出馬上達(dá)到飽和限幅值，電流環(huán)投入工作使電機(jī)電樞電流很快上升，相對(duì)電流來(lái)說(shuō)，速度變化很緩慢。因此，可以認(rèn)為反電勢(shì)對(duì)電產(chǎn)生的影響很小，令e=0，則結(jié)構(gòu)圖簡(jiǎn)化化下圖3.4。圖3.4 電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)一最后，ts和toi都比td小得多，可以當(dāng)作小慣性環(huán)節(jié)處理，看成一個(gè)慣性環(huán)節(jié)，取 則電流環(huán)結(jié)構(gòu)圖最終簡(jiǎn)化成圖3.5。圖3.5 電流環(huán)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)二3.3.3電流環(huán)參數(shù)的確定 (1) 三相橋式電路的平均失控時(shí)間ts一般三相橋式電路晶閘管最大失控時(shí)間在00.0033s之間隨機(jī)分布，取其平均值，即 ts0

30、.0017s (2) 電流濾波時(shí)間常數(shù)toi三相橋式電路的每個(gè)波頭的時(shí)間是3.33ms，為了基本濾平波頭，（12）toi3.33ms toi0.002s(3) 電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)ti按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 s(4) 晶閘管裝置放大系數(shù)ks令本系統(tǒng)電流調(diào)節(jié)器最大輸出電壓ukm2.54v，晶閘管最大輸出整流電壓為udo=245.34v，則(5)電流反饋系數(shù) 令其限幅值為5v，則5v/1.5id0.51v/a3.4電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇及參數(shù)計(jì)算3.4.1結(jié)構(gòu)的選擇 電流環(huán)的一項(xiàng)重要作用就是保持電樞電流在動(dòng)態(tài)過(guò)程中不超過(guò)容許值，因而在突加控制作用時(shí)不希望有超調(diào)，或者超調(diào)量越小越好?？呻娏鳝h(huán)還有另一個(gè)對(duì)

31、電網(wǎng)電壓波動(dòng)及時(shí)調(diào)節(jié)的作用，因此還要提高其抗擾性能。為了使本系統(tǒng)電流環(huán)超調(diào)小，有好的動(dòng)態(tài)性能，我們采用典型型來(lái)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流調(diào)節(jié)器選用pi型。令電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)為 3.4.2參數(shù)的計(jì)算 (1)acr超前時(shí)間常數(shù) 為了讓調(diào)節(jié)器零點(diǎn)對(duì)消除控制對(duì)象的大時(shí)間常數(shù)極點(diǎn)，選擇s(2)電流環(huán)的比例系數(shù)ki設(shè)計(jì)時(shí)要求超調(diào)量要小，我們假設(shè)5，則因此，電流環(huán)的開(kāi)環(huán)增益為于是acr的比例系數(shù)為 3.4.3檢驗(yàn)近似條件 (1)電流環(huán)截止頻率ki=135.1l/s(2)晶閘管裝置傳遞函數(shù)近似條件：現(xiàn)在，196.1l/s，滿(mǎn)足近似條件。忽略反電動(dòng)勢(shì)對(duì)電流環(huán)影響的條件：現(xiàn)在，92.3l/s,滿(mǎn)足近似條件。3.4.

32、4計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容含給定濾波和反饋濾波的pi型電流調(diào)節(jié)器原理圖如圖3.6所示。 圖3.6 含給定濾波及反饋濾波的pi型電流調(diào)節(jié)器其中，ugi為電流調(diào)節(jié)器的給定電壓，id為電流負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是觸發(fā)裝置的控制電壓uk。按所用運(yùn)算放大器取r040k，各電阻和電容值計(jì)算如下 取5kci2.2f 取2f coi 取0.2f3.5轉(zhuǎn)速環(huán)的設(shè)計(jì)3.5.1轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的工作原理在主電機(jī)上安裝一直流測(cè)速發(fā)電機(jī)，發(fā)出正比于主電機(jī)轉(zhuǎn)速的電壓，此電壓與給定電壓相比較，其偏差送到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr中去，如欲調(diào)整，可以改變給定電壓。例如提高，則有較大加到asr輸入端，asr自動(dòng)調(diào)節(jié)gt，使觸發(fā)脈沖前移（減小）

33、，整流電壓提高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，與此同時(shí)，也相應(yīng)增加。當(dāng)?shù)扔诨蚪咏o定值時(shí)，系統(tǒng)達(dá)到平衡，電動(dòng)機(jī)在給定數(shù)值下以較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)。如果電動(dòng)機(jī)負(fù)載或交流電壓發(fā)生變化或其它擾動(dòng)，則經(jīng)過(guò)速度反饋后，系統(tǒng)能起到自動(dòng)調(diào)節(jié)和穩(wěn)定作用。比如，當(dāng)電機(jī)負(fù)載增加時(shí)，轉(zhuǎn)速下降，平衡狀態(tài)被破壞，調(diào)節(jié)器輸出電壓增加，觸發(fā)脈沖前移（變小），提高，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升。當(dāng)其恢復(fù)到原來(lái)數(shù)值時(shí)，又等于給定電壓，系統(tǒng)又達(dá)到平衡狀態(tài)。如果擾動(dòng)不是來(lái)自負(fù)載而是來(lái)自交流電網(wǎng)，比如交流電壓下降，則系統(tǒng)也會(huì)按上述過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速維持在給定值上運(yùn)行。同樣道理，當(dāng)電動(dòng)機(jī)負(fù)載下降，或交流電壓提高時(shí)，系統(tǒng)將按與上述相反過(guò)程進(jìn)行調(diào)節(jié)，最后仍能維

34、持電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速近似不變。轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器asr作用如下：(1)使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，保證轉(zhuǎn)速穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差(2)對(duì)負(fù)載變化起抗干擾的作用(3)輸出限幅值決定電樞主回路的最大容許電流值3.5.2電流環(huán)的等效閉環(huán)傳遞函數(shù)在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器時(shí)，可把已設(shè)計(jì)好的電流環(huán)看作是轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的一個(gè)環(huán)節(jié)，為此必須求出它的等效傳遞函數(shù)。圖3.7給出了校正成典型型系統(tǒng)的電流環(huán)的結(jié)構(gòu)圖，其閉環(huán)傳遞函數(shù)為圖3.7 校正成典型型系統(tǒng)的電流環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 若按=0.5選擇參數(shù)，則 由圖3.7可知電流閉環(huán)傳遞函數(shù)為 因此電流環(huán)的等效環(huán)節(jié)應(yīng)相應(yīng)地改成 原來(lái)電流環(huán)的控制對(duì)象可以近似看成是個(gè)雙慣性環(huán)節(jié)（見(jiàn)圖3.6），其時(shí)間常數(shù)是和，閉環(huán)后，整

35、個(gè)電流環(huán)等效近似為只有小時(shí)間常數(shù)的一階慣性環(huán)節(jié)。這就表明，電流閉環(huán)后，改造了控制對(duì)象，加快了電流跟隨作用。3.5.3速度環(huán)參數(shù)的確定(1) 電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)20.0037s0.0074s(2)轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)波紋情況，取0.01s(3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取0.0174s(4)轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 由于本系統(tǒng)的限幅值為5v，則=5v/n5/10000.005vmin/r3.6轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)的選擇及參數(shù)計(jì)算3.6.1結(jié)構(gòu)的選擇動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖就如圖3.8所示。圖3.8 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖與電流環(huán)相似，我們可以將轉(zhuǎn)速環(huán)結(jié)構(gòu)圖化簡(jiǎn)為圖3.9。圖3.9 轉(zhuǎn)速環(huán)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖的化簡(jiǎn)

36、由于設(shè)計(jì)要求穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器必須含有積分環(huán)節(jié)；又根據(jù)動(dòng)態(tài)要求，應(yīng)該按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)。故asr選用pi調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為3.6.2參數(shù)的計(jì)算(1)asr超前時(shí)間常數(shù)按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h5，則50.0174s0.087s(2)轉(zhuǎn)速環(huán)的比例系數(shù)轉(zhuǎn)速環(huán)的開(kāi)環(huán)增益為于是，asr的比例系數(shù)為 3.6.3檢驗(yàn)近似條件(1)轉(zhuǎn)速環(huán)的截止頻率=396.40.08734.5(2)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件：現(xiàn)在，54.1l/s，滿(mǎn)足簡(jiǎn)化條件。小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：現(xiàn)在，38.75l/s,滿(mǎn)足近似條件。3.6.4計(jì)算調(diào)節(jié)器電阻和電容含給定濾波和反饋濾波的pi型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器原理圖如圖3.10所

37、示。圖3.10 含給定濾波及反饋濾波的pi型轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器其中，ugn為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的給定電壓，為轉(zhuǎn)速負(fù)反饋電壓，調(diào)節(jié)器的輸出就是電流調(diào)節(jié)器的給定電壓ugi。按所用運(yùn)算放大器取r040k，各電阻和電容值計(jì)算如下 取250 k cn0.348f 取0.4fcon 取1f3.6.5檢驗(yàn)轉(zhuǎn)速超調(diào)量如果轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器沒(méi)有飽和限幅的約束，可以在很大范圍內(nèi)線(xiàn)性工作，那么，雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速過(guò)渡過(guò)程的超調(diào)量時(shí)很大的（如圖3.11a）。實(shí)際上，突加給定電壓后不久，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器就進(jìn)入飽和狀態(tài)，輸出恒定的電壓ugim，使電動(dòng)機(jī)在恒流條件下起動(dòng)，起動(dòng)電流id=idm=ugim/，而轉(zhuǎn)速n則按線(xiàn)性規(guī)律增長(zhǎng)（如圖3.11b

38、）。雖然這時(shí)的起動(dòng)過(guò)程要比調(diào)節(jié)器沒(méi)有限幅時(shí)慢的多，但是為了保證電流不超過(guò)容許值，這是必需的。（a） asr不飽和（b） asr飽和圖3.11 轉(zhuǎn)速環(huán)按典型型系統(tǒng)設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程令電機(jī)容許過(guò)載倍數(shù)1.5，負(fù)載系數(shù)z0（理想空載起動(dòng)）。當(dāng)h5時(shí)，81.2；而=355.8r/min,因此，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的退飽和超調(diào)量為 = =15.73.7繼電器接觸器控制電路設(shè)計(jì) 由主電路可知，在三相變壓器一次側(cè)接入低壓斷路開(kāi)關(guān)（空氣開(kāi)關(guān)），來(lái)保護(hù)電器發(fā)生短路，嚴(yán)重過(guò)載及欠電壓等不正常情況。 為保護(hù)勵(lì)磁回路因負(fù)載電流而造成電機(jī)飛車(chē)的危險(xiǎn)，在勵(lì)磁回路中串入欠電流繼電器。 在變壓器二次側(cè)串入接觸器，操作電路的啟動(dòng)和停

39、止，則控制回路如下圖3.12 圖3.12 控制回路工作過(guò)程：（1）啟動(dòng)過(guò)程：首先按下sf1,使線(xiàn)圈qa1得電即空氣開(kāi)關(guān)閉合，則此時(shí)通過(guò)不控整流電路給勵(lì)磁供電。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間線(xiàn)圈qa2得電即三相全控橋開(kāi)始給電樞供電。電機(jī)啟動(dòng)玩閉。 （2）停止過(guò)程：按下sf2時(shí)，線(xiàn)圈qa3通電此時(shí)線(xiàn)圈qa2斷電，電樞電流斷開(kāi)，因斷電繼電器經(jīng)過(guò)一段時(shí)間不摟住整流電路斷電。完成了停機(jī)第四章 控制電路的設(shè)計(jì)4.1單元部件調(diào)試1調(diào)試原則：先部件，后系統(tǒng);先開(kāi)環(huán)，后閉環(huán);先內(nèi)環(huán)，后外環(huán)。2調(diào)整輸出正負(fù)限幅：加入一定的輸入電壓，調(diào)整正負(fù)限幅電位使輸出正負(fù)最大電壓為。3測(cè)定輸出特性：將反饋電容短接，使調(diào)節(jié)器為p調(diào)節(jié)器，向調(diào)節(jié)器輸

40、入端逐漸加入正負(fù)電壓，測(cè)出相應(yīng)的輸出電壓，直到輸出達(dá)到限幅值拆除短接線(xiàn)，加給定電壓，用顯示波觀(guān)察輸出電壓的變化規(guī)律，改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容觀(guān)察輸出電壓的變化。4asr的調(diào)試：調(diào)整輸出正負(fù)限幅值，使其輸出限幅值等于。將反饋中的電容短接使asr調(diào)節(jié)器為p調(diào)節(jié)器，向調(diào)節(jié)器輸入端逐漸加入正負(fù)電壓直到達(dá)到輸出限幅值，拆除短接線(xiàn)后，加給定，用掃描示波觀(guān)察，輸出電壓的變化規(guī)律，改變調(diào)節(jié)器的放大倍數(shù)及反饋電容觀(guān)察輸出電壓的變化。4.2系統(tǒng)調(diào)試電流環(huán)的調(diào)試：電動(dòng)機(jī)不加勵(lì)磁;系統(tǒng)開(kāi)環(huán)，主電路接入電阻rp調(diào)到最大逐漸增加給電壓，用示波器觀(guān)察輸出晶體管整流橋兩端電壓波形;增加給定電壓，減小主回路的rp直到i=

41、1.2i,在調(diào)節(jié)電流反饋電容rp，使電流反饋接受速度調(diào)節(jié)器，asr的輸出限幅值4.3速度變換器的調(diào)試電動(dòng)機(jī)加額定勵(lì)磁1系統(tǒng)開(kāi)環(huán)，逐漸增加給定，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)1500r/min時(shí)，調(diào)節(jié)fb，速度反饋使變化反饋電壓為10v左右。2速度反饋極性判斷，系統(tǒng)中接入adr構(gòu)成單閉環(huán)系統(tǒng)，若稍加給定，電機(jī)轉(zhuǎn)速即達(dá)到最高轉(zhuǎn)速且調(diào)節(jié)不可控，則表明速度反饋極性有誤。4.4數(shù)學(xué)模型的建立在單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，考慮雙閉環(huán)控制的結(jié)構(gòu)，即可得到雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。圖4.1 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖由于電流檢測(cè)信號(hào)中常含有交流分量，須加低通濾波，其濾波時(shí)間常數(shù)toi按需要選定。濾波環(huán)節(jié)可以抑制反饋信號(hào)中

42、的交流分量，但同時(shí)也給反饋信號(hào)帶來(lái)延滯。為了平衡這一延滯作用，在給定信號(hào)通道中加入一個(gè)相同時(shí)間常數(shù)的慣性環(huán)節(jié)，稱(chēng)作給定濾波環(huán)節(jié)。其意義是：讓給定信號(hào)和反饋信號(hào)經(jīng)過(guò)同樣的延滯，使二者在時(shí)間上得到恰當(dāng)?shù)呐浜?，從而帶?lái)設(shè)計(jì)上的方便。由測(cè)速發(fā)電機(jī)得到的轉(zhuǎn)速反饋電壓含有電機(jī)的換向紋波，因此也需要濾波，濾波時(shí)間常數(shù)用ton表示。根據(jù)和電流環(huán)一樣的道理，在轉(zhuǎn)速給定通道中也配上時(shí)間常數(shù)為ton的給定濾波環(huán)節(jié)。因此，帶濾波環(huán)節(jié)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖4.2所示。圖4.2 帶濾波環(huán)節(jié)的雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖將前面計(jì)算的數(shù)據(jù)帶入圖4.2中，得到本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖4.3所示。圖4.3 本系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)

43、圖4.5仿真軟件matlab的介紹matlab是美國(guó)math works公司的軟件產(chǎn)品，是一個(gè)高級(jí)的數(shù)值分析、處理與計(jì)算軟件；simulink是基于模型化圖形組態(tài)的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真軟件，是matlab的一個(gè)工具箱。70年代中期，cleve moler博士和他的同事在美國(guó)國(guó)家自然科學(xué)基金的資助下開(kāi)發(fā)了linpack和eispack的fortran子程序庫(kù)，這兩個(gè)程序庫(kù)是用于解線(xiàn)性方程和特征值問(wèn)題的，代表了當(dāng)時(shí)矩陣計(jì)算軟件的最高水平，matlab逐漸為人們所接受并成為應(yīng)用數(shù)學(xué)界的術(shù)語(yǔ)。80年代初期，工程師john little領(lǐng)悟到matlab的潛在應(yīng)用天地是工程領(lǐng)域，具有較高的商業(yè)價(jià)值。因此，他與m

44、oler、steve bangert等人一起開(kāi)發(fā)了第二代專(zhuān)業(yè)版matlab（增加了數(shù)據(jù)圖形功能），并與1984年共同創(chuàng)造了math works公司，將matlab正式推向市場(chǎng)。在matlab之前，國(guó)內(nèi)外已有大量的數(shù)值計(jì)算軟件，他們大多是用fortran或c語(yǔ)言編寫(xiě)，其共同的缺點(diǎn)是：適應(yīng)面窄，可擴(kuò)充性差、不開(kāi)放等等，推廣應(yīng)用比較難。matlab的出現(xiàn)打破了這一局面，它的高度適應(yīng)性、可擴(kuò)充性等優(yōu)良性能吸引了眾多的科技界人士，很多人先后在matlab上開(kāi)發(fā)出自己的“工具箱”，從而使得matlab一步步的壯大起來(lái)。simulink使數(shù)字仿真技術(shù)進(jìn)入到一個(gè)嶄新的階段，它不需要過(guò)多的了解“數(shù)值問(wèn)題”，而使

45、側(cè)重于系統(tǒng)的建模、分析與設(shè)計(jì)問(wèn)題，其良好的人機(jī)界面即周到的幫助功能使得它廣為科技界與工程界的人們所應(yīng)用。simulink提供了使用系統(tǒng)模型框圖進(jìn)行組態(tài)的仿真平臺(tái)，使用simulink進(jìn)行仿真和分析可以像在紙上繪圖一樣簡(jiǎn)單。它比傳統(tǒng)的仿真軟件包更直觀(guān)、方便。它是matlab的進(jìn)一步擴(kuò)展，它不但實(shí)現(xiàn)了可視化的動(dòng)態(tài)仿真，也實(shí)現(xiàn)了與matlab、c或者fortran甚至和硬件之間的相互數(shù)據(jù)傳遞，大大的擴(kuò)展了它的功能。simulink不但可以進(jìn)行仿真，也可以進(jìn)行模型分析、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。4.6系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析在圖4.4中給出了電動(dòng)機(jī)的理想起動(dòng)特性，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)速度達(dá)到最快。因此，設(shè)計(jì)結(jié)果應(yīng)可能接近這一理想特性。圖4.4 理想電動(dòng)機(jī)起動(dòng)特性在圖4.5中給出了本系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)電流與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的起動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)態(tài)特性仿真結(jié)果。圖4.5 電動(dòng)機(jī)電流（上）與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（下）的仿真從圖中可知：（1） 電流環(huán)和轉(zhuǎn)速環(huán)在起動(dòng)初期產(chǎn)生的超調(diào)量都較小，系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定。