此平臺(tái)必須運(yùn)行在MATLAB7.0及以上版本

1、此平臺(tái)必須運(yùn)行在MATLAB7.0及以上版本！打開Myguimaininterface.fig，進(jìn)入主界面。一、 數(shù)字仿真平臺(tái)體系結(jié)構(gòu)本數(shù)字仿真平臺(tái)作為課程的輔助仿真實(shí)驗(yàn)工具，結(jié)合學(xué)生的實(shí)際需求情況，按照課程內(nèi)容分成幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)單獨(dú)設(shè)計(jì)，通過(guò)友好便捷的圖形化界面，以供學(xué)生選擇仿真環(huán)境。其功能結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。自行設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)實(shí)例電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)直流調(diào)速交流調(diào)速無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)脈寬調(diào)速系統(tǒng)無(wú)刷電機(jī)永磁電機(jī)靜止變流器變頻調(diào)速圖1數(shù)字仿真平臺(tái)功能結(jié)構(gòu)示意圖從圖1中可以看出，此數(shù)字仿真平臺(tái)包括如下兩大功能部分：自行設(shè)計(jì) 在這部分功能模塊中，用戶可以

2、根據(jù)自己需要重建一個(gè)新的文件（*.mdl），利用MATLAB的Simulink Library Browers中的Simulink以及SimPowerSystems工具可以創(chuàng)建自己的系統(tǒng)模型，進(jìn)行仿真和分析。另外，本平臺(tái)也提供了一個(gè)自行設(shè)計(jì)仿真環(huán)境，其中給出了對(duì)應(yīng)于本課程所需的一些基本功能模塊（如電感、顯示器、速度反饋環(huán)、電流反饋環(huán)、六脈沖控制和產(chǎn)生子系統(tǒng)、晶體管橋子系統(tǒng)、交流電壓系統(tǒng)等），它們的參數(shù)以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)均可被修改，所以用戶可以對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)和編輯，搭建所需的仿真系統(tǒng)。設(shè)計(jì)實(shí)例在此功能模塊中，用戶可以選擇事先給定的一些電力傳動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)例模型，目前已經(jīng)有7個(gè)仿真實(shí)例模型，如直流調(diào)速系統(tǒng)

3、包括開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)、無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)；交流調(diào)速系統(tǒng)包括脈寬調(diào)速、無(wú)刷電機(jī)、永磁電機(jī)、靜止變流器、變頻調(diào)速。并且直流調(diào)速部分中的開環(huán)、單閉環(huán)、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)又分為物理模型和傳遞函數(shù)模型兩種可供選擇。每種仿真模型下面都對(duì)應(yīng)一個(gè)說(shuō)明文件，介紹相關(guān)的基本信息，方便用戶對(duì)給定系統(tǒng)模型的理解和修改分析。以上所有功能實(shí)現(xiàn)均是利用MATLAB的Simulink Library Browers中的Simulink以及SimPowerSystems工具，尤其是SimPowerSystems工具庫(kù)中給出的一些基本模塊（如電力電子器件、電機(jī)、電感、電容等）給本仿真平臺(tái)的搭建提供了便利條件。二、數(shù)字仿真平臺(tái)的功

4、能介紹仿真平臺(tái)入口界面電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)它是作為此數(shù)字仿真平臺(tái)的入口圖形界面，通過(guò)點(diǎn)擊框中“電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)”即可進(jìn)入下仿真平臺(tái)。如圖2所示。圖2電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)主界面由入口界面可以進(jìn)入到這個(gè)主仿真界面，其中給出了需要進(jìn)行自行設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)實(shí)例的選擇項(xiàng)。如圖3所示。圖3自行設(shè)計(jì)界面通過(guò)選擇在主仿真界面中的自行設(shè)計(jì)對(duì)應(yīng)的“進(jìn)入自行設(shè)計(jì)界面”框就進(jìn)入自行設(shè)計(jì)界面。用戶可以根據(jù)自己的需要或者重新選擇MATLAB的Simulink中的模塊搭建自己的系統(tǒng)或者利用所給出的一些基本系統(tǒng)模塊搭建一個(gè)仿真系統(tǒng)模型。如圖4所示。 圖4設(shè)計(jì)實(shí)例界面通過(guò)選擇設(shè)計(jì)實(shí)例所對(duì)應(yīng)的多選框內(nèi)

5、的選項(xiàng)來(lái)選擇要進(jìn)行仿真的實(shí)例模型，其中又分為直流調(diào)速和交流調(diào)速。直流調(diào)速包括：開環(huán)調(diào)速、單閉環(huán)調(diào)速、雙閉環(huán)調(diào)速、無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)模型；交流調(diào)速包括：脈寬調(diào)速、無(wú)刷電機(jī)、永磁電機(jī)、靜止變流器、變頻調(diào)速系統(tǒng)模型。用戶只要點(diǎn)擊各項(xiàng)前面對(duì)應(yīng)的選擇按鈕即可，調(diào)出相應(yīng)的系統(tǒng)模型。對(duì)于直流調(diào)速系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，又分為用傳遞函數(shù)描述的系統(tǒng)模型和物理模型，并且每項(xiàng)下面都對(duì)應(yīng)相關(guān)系統(tǒng)的說(shuō)明，介紹了對(duì)應(yīng)仿真實(shí)例系統(tǒng)的基本信息。如圖5所示。開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)脈寬調(diào)速無(wú)刷電機(jī)圖5 設(shè)計(jì)實(shí)例項(xiàng)選擇界面以上所有功能操作的友好的圖形界面是利用MATLAB的GUI圖形界面工具來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本仿真平臺(tái)具有友好的人機(jī)接口界面，只要選

6、擇或者點(diǎn)擊按鈕就可進(jìn)入相應(yīng)的仿真環(huán)境，進(jìn)行相應(yīng)仿真和分析。對(duì)于給定的設(shè)計(jì)實(shí)例，用戶可以對(duì)其參數(shù)進(jìn)行修改，以分析參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)性能的影響情況。每項(xiàng)對(duì)應(yīng)的說(shuō)明給用戶提供必要的系統(tǒng)基本信息的介紹，有利于用戶對(duì)系統(tǒng)的理解和修改、分析等，具有重要的指導(dǎo)作用。三、數(shù)字仿真平臺(tái)的實(shí)例仿真下面就雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)給定實(shí)例仿真的操作和分析。首先在主仿真界面上選擇“直流調(diào)速”選擇框中的“雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)”下的“物理模型”和“傳遞函數(shù)”兩個(gè)選項(xiàng)前的選擇按鈕即可彈出分別對(duì)應(yīng)的仿真實(shí)例模型。如圖6（a）所示。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的傳遞函數(shù)與物理模型對(duì)應(yīng)于物理模型的基本信息說(shuō)明然后“Simulation”下拉菜單中選擇“St

7、art”，或者直接在仿真模型窗口的上面的工具條上點(diǎn)擊“”即可啟動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行。下圖7中給出了對(duì)應(yīng)與圖6中兩個(gè)仿真系統(tǒng)的部分仿真結(jié)果。圖6（a）是對(duì)應(yīng)于傳遞函數(shù)模型的電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與電樞電流的曲線；圖6（b）是物理模型對(duì)應(yīng)的圖6（a） 圖6（b）其他幾個(gè)實(shí)例仿真模型均可類似操作，并得到各自的仿真結(jié)果。另外，用戶可以根據(jù)實(shí)際需要，修改系統(tǒng)中的參數(shù)，并添加所需的觀測(cè)器等，來(lái)得到所關(guān)心的結(jié)果和圖形。四、電力傳動(dòng)與自動(dòng)控制系統(tǒng)仿真平臺(tái)中的各模塊調(diào)用程序說(shuō)明進(jìn)入自行設(shè)計(jì)界面的PushButton：mydesign.m(由mydesign.fig生成的)開環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，(1)物理模型：Dcmotor_opencir

8、cuitfff.mdl，Dcmotor_opencircuitff.mdl 說(shuō)明：Dcmotor_opencircuitfff_demo.m(由mydesign.fig生成的) (2)傳遞函數(shù)： StaticErr_nocloseloop.mdl 說(shuō)明：StaticErr_nocloseloop_demo.m(由mydesign.fig生成的) （3）傳遞函數(shù)（干擾）：StaticErr_nocloseloop_sevaDist.mdl 說(shuō)明：StaticErr_nocloseloop_sevaDist_demo(由mydesign.fig生成的)仿真目的：了解晶閘管直流調(diào)速系統(tǒng)的組成。熟悉直

9、流調(diào)速系統(tǒng)的各組成模塊的基本功能和結(jié)構(gòu)。得出不同負(fù)載下的轉(zhuǎn)速變化情況（如空載、額定負(fù)載、負(fù)載變化下的情況等）。參數(shù)說(shuō)明：物理模型：電機(jī)參數(shù)：額定電壓Ue=220V，額定電流Ie=305A，額定轉(zhuǎn)速ne=1000r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=0.57kg.m2，電樞電阻Ra=0.0656，電樞電感La=0.0014H，電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。電機(jī)負(fù)載TL可有三種形式：恒定負(fù)載、不斷增長(zhǎng)的負(fù)載、先空載再變化的負(fù)載。晶閘管組由6脈沖觸發(fā)器來(lái)觸發(fā)。單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，(1)物理模型：Dcmotor_withspeedloopfff.mdl 說(shuō)明：Dc

10、motor_withspeedloopfff_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：研究晶閘管直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)在反饋控制下的工作。研究直流調(diào)速系統(tǒng)中速度調(diào)節(jié)器ASR的工作及其對(duì)系統(tǒng)靜特性的影響。學(xué)習(xí)反饋控制系統(tǒng)的調(diào)試技術(shù)。物理模型1：電機(jī)參數(shù)：額定電壓Ue=220V，額定電流Ie=305A，額定轉(zhuǎn)速ne=1000r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=0.57kg.m2，電樞電阻Ra=0.0656，電樞電感La=0.0014H，電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶閘管，Ks=44，晶閘管組由6脈沖觸發(fā)器來(lái)觸發(fā)。電機(jī)負(fù)載TL可有三種

11、形式：恒定負(fù)載、不斷增長(zhǎng)的負(fù)載、先空載再變化的負(fù)載。比例速度調(diào)節(jié)：=0.01，放大倍數(shù)Kn=46，上下限：10，給定電壓Ug=10V。PI速度調(diào)節(jié)器：=0.01，on=0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：10，給定電壓Ug=12V。比例速度調(diào)節(jié)：=0.01，放大倍數(shù)Kn=46，上下限：10，給定電壓Ug=10V。PI速度調(diào)節(jié)器：=0.01，=0.01s，Kn=11.7，=0.08658, 上下限：10，給定電壓Ug=12V。物理模型2：電機(jī)參數(shù)：額定電壓Ue=220V，額定電流Ie=55A，額定轉(zhuǎn)速ne=1000r/min，飛輪慣量：GD2=10N.m2，電樞電阻Ra=

12、0.0656，電樞電感La=0.0014H，電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶閘管，Ks=44，Rv-m=1.0，晶閘管組由6脈沖觸發(fā)器來(lái)觸發(fā)。測(cè)速發(fā)電機(jī)為永磁電機(jī)，23.1W，110V，21A，1900r/min, 電機(jī)負(fù)載TL可有三種形式：恒定負(fù)載、不斷增長(zhǎng)的負(fù)載、先空載再變化的負(fù)載。比例速度調(diào)節(jié)：=0.01158，放大倍數(shù)Kn=20.14，上下限：10，給定電壓Ug=12V。PI速度調(diào)節(jié)器：=0.01158，on =0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：10，給定電壓Ug=12V。比例速度調(diào)節(jié)：=0.01158，放

13、大倍數(shù)Kn=20.14，上下限：10，給定電壓Ug=12V。PI速度調(diào)節(jié)器：=0.01158，=0.01s，Kn=11.7，=0.08658, 上下限：10，給定電壓Ug=12V。 (2)傳遞函數(shù)： StaticErr_withcloseloop.mdl 說(shuō)明：StaticErr_withcloseloop_demo.m(由mydesign.fig生成的)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)中，(1)物理模型：Dcmotor_doubleloopfff.mdl 說(shuō)明：Dcmotor_doubleloopfff_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：了解雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理、組成及各主要

14、單元部件的原理。掌握雙閉環(huán)不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟、方法及參數(shù)的整定。觀察和分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性波形。物理模型1：電機(jī)參數(shù)：額定電壓Ue=220V，額定電流Ie=136A，額定轉(zhuǎn)速ne=1460r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=0.57kg.m2，電樞電阻Ra=0.2，電樞電感La=0.0002H，電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感Laf=0.84H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶閘管，Ks=44，晶閘管組由6脈沖觸發(fā)器來(lái)觸發(fā)。電機(jī)負(fù)載TL可有三種形式：恒定負(fù)載、不斷增長(zhǎng)的負(fù)載、先空載再變化的負(fù)載。PI速度調(diào)節(jié)器：=0.01，on =0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：

15、12，給定電壓Ug=10V。PI電流調(diào)節(jié)器：=0.05，oi =0.02s，Ki=135.1，i =4, 上下限：10。物理模型2：電機(jī)參數(shù)：額定電壓Ue=220V，額定電流Ie=55A，額定轉(zhuǎn)速ne=1000r/min，飛輪慣量：GD2=10N.m2，電樞電阻Ra=0.0656，電樞電感La=0.0014H，電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感Laf=0.764H，Uf=220V，If=1.5A。三相可控晶閘管，Ks=44，Rv-m=1.0，晶閘管組由6脈沖觸發(fā)器來(lái)觸發(fā)。測(cè)速發(fā)電機(jī)為永磁電機(jī)，23.1W，110V，21A，1900r/min, 電機(jī)負(fù)載TL可有三種形式：恒定負(fù)載、不斷增長(zhǎng)的負(fù)載、先空載再變

16、化的負(fù)載。PI速度調(diào)節(jié)器：=0.01158，on =0.01s，Kn=11.7，n =0.08658, 上下限：12，給定電壓Ug=12V。PI電流調(diào)節(jié)器：=0.05，oi =0.02s，Ki=135.1，i =4, 上下限：10。 (2)傳遞函數(shù)： doubleloop_DC.mdl 說(shuō)明：doubleloop_DC_demo.m(由mydesign.fig生成的)無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)中，(1)物理模型：dc4_modified2.mdl 說(shuō)明：dc4_modified2_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：了解并熟悉邏輯無(wú)環(huán)流可逆直流調(diào)速系統(tǒng)的原理和組成。掌握各控制單元

17、的原理、作用及調(diào)試方法。掌握邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)試步驟和方法。了解邏輯無(wú)環(huán)流可逆調(diào)速系統(tǒng)的靜特性和動(dòng)態(tài)特性。物理模型：電機(jī)參數(shù)：額定電壓Ue=400V，額定電流Ie=50A，額定轉(zhuǎn)速ne=1184r/min，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=20kg.m2，電樞電阻Ra=0.076，電樞電感La=0.00157H，電樞繞組和勵(lì)磁繞組互感Laf=3.32H，Uf=310V，Rf=310，Bm=0.32。脈寬調(diào)速系統(tǒng)中(1)物理模型：DCmotor_1phPWM_IGBT.mdl 說(shuō)明：DCmotor_1phPWM_IGBT_demo.m(由mydesign.fig生成的)物理模型：電機(jī)參數(shù)：選擇額定電壓

18、Ue=240V，額定轉(zhuǎn)速ne=1750r/min，額定勵(lì)磁電壓Ee=300V。無(wú)刷電機(jī)中(1)物理模型：power_brushlessDCmotor.mdl 說(shuō)明：power_brushlessDCmotor _demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：掌握方波無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)（BLDCM）的組成、工作原理及性能特點(diǎn)。熟悉方波無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究方法。永磁電機(jī)參數(shù)：額定電壓Ue=100V，額定轉(zhuǎn)速ne=1000r/min定子電阻Rs=2.875，定子電感Ls=8.510-3H，磁鏈=0.175H。PI速度調(diào)節(jié)器： Kpn=0.013，Kin =16.61, 上下限：500。永磁電機(jī)中(1)物理模型：power_pmmotorfedbyPWMinverter.mdl 說(shuō)明：power_pmmotorfedbyPWMinverter_demo.m(由mydesign.fig生成的)仿真目的：掌握正弦波永磁直流電動(dòng)機(jī)的組成、工作原理及性能特點(diǎn)。掌握正弦波永磁直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究方法。物理模型：永磁電機(jī)參數(shù)：額定電