基于Matlab異步電動(dòng)機(jī)矢量控制系統(tǒng)的仿真

1、基于Matlab轉(zhuǎn)差頻率控制的 矢量控制系統(tǒng)的仿真概述：常用的電機(jī)變頻調(diào)速控制方法有電壓頻率協(xié)調(diào)控制(即vF比為常數(shù))、轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制以及直接轉(zhuǎn)矩控制等。其中，矢量控制是目前交流電動(dòng)機(jī)較先進(jìn)的一種控制方式。它又有基于轉(zhuǎn)差頻率控制的、無(wú)速度傳感器和有速度傳感器等多種矢量控制方式。其中基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式是在進(jìn)行Uf恒定控制的基礎(chǔ)上，通過(guò)檢測(cè)異步電動(dòng)機(jī)的實(shí)際速度n，并得到對(duì)應(yīng)的控制頻率f，然后根據(jù)希望得到的轉(zhuǎn)矩，分別控制定子電流矢量及兩個(gè)分量間的相位，對(duì)輸出頻率f進(jìn)行控制的。采用這種控制方法可以使調(diào)速系統(tǒng)消除動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)矩電流的波動(dòng)，從而在一定程度上改善了系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能，同

2、時(shí)它又具有比其它矢量控制方法簡(jiǎn)便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制精度高等特點(diǎn)。 Simulink仿真系統(tǒng)是Matlab最重要的組件之一，系統(tǒng)提供了標(biāo)準(zhǔn)的模型庫(kù)，能夠幫助用戶(hù)在此基礎(chǔ)上創(chuàng)建新的模型庫(kù)，描述、模擬、評(píng)價(jià)和細(xì)化系統(tǒng)，從而達(dá)到系統(tǒng)分析的目的。在此利用MatlabSimulink軟件構(gòu)建了轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并對(duì)此仿真模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。 矢量控制是目前交流電動(dòng)機(jī)的先進(jìn)控制方式，一般將含有矢量交換的交流電動(dòng)機(jī)控制都稱(chēng)為矢量控制，實(shí)際上只有建立在等效直流電動(dòng)機(jī)模型上，并按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)準(zhǔn)確定向地控制，電動(dòng)機(jī)才能獲得最優(yōu)的動(dòng)態(tài)性能。轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，控制精度高，具有良

3、好的控制性能、因此，早起的矢量控制通用變頻器上采用基于轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制方式。基于此，本文在Mtalab/Simulink環(huán)境下對(duì)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真研究。1轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)由于異步電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線(xiàn)性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。轉(zhuǎn)差頻率矢量控制是按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的間接矢量控制系統(tǒng)，不需要進(jìn)行復(fù)雜的磁通檢測(cè)和繁瑣的坐標(biāo)變換，只要在保證轉(zhuǎn)子磁鏈大小不變的前提下，通過(guò)檢測(cè)定子電流和旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)角速度，通過(guò)兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系(M-T坐標(biāo)系)上的數(shù)學(xué)模型運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn)間接的磁場(chǎng)定向控制。其控制的基本方程式如下： usa Rs+LsP 0 LmP 0 isa usb = 0 Rs+

4、LsP 0 LmP isbura LmP Lm Rr+LrP Lr ira urb -Lm -Lm -Lr Rr+LrP irb 式中：usa，usb，ura，urb為定、轉(zhuǎn)子在M-T軸上的電壓分量；Ls為定子自感；Lr為轉(zhuǎn)子自感；Lm為定、轉(zhuǎn)子互感；1為定子角頻率、s為轉(zhuǎn)差角頻率；P為微分算子；Rs，Rr為定、轉(zhuǎn)子電阻。 磁鏈方程為： sa Ls 0 Lm 0 isa sb = 0 Ls 0 Lm isbra LmP Lm Rr+LrP Lr ira rb 0 Lm 0 Lr irb 式中：sa，ra 為定、轉(zhuǎn)子磁鏈勵(lì)磁分量；sb，rb為定、轉(zhuǎn)子磁鏈轉(zhuǎn)矩分量； 采用矢量控制方式的通用變頻器不

5、僅可在調(diào)速范圍上與直流電動(dòng)機(jī)相匹配，而且可以控制異步電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。由于矢量控制方式所依據(jù)的是準(zhǔn)確的被控異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器在使用時(shí)需要準(zhǔn)確地輸入異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)，有的通用變頻器需要使用速度傳感器和編碼器。鑒于電機(jī)參數(shù)有可能發(fā)生變化，會(huì)影響變頻器對(duì)電機(jī)的控制性能，目前新型矢量控制通用變頻器中已經(jīng)具備異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)辨識(shí)、自適應(yīng)功能，帶有這種功能的通用變頻器在驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正常運(yùn)轉(zhuǎn)之前可以自動(dòng)地對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)，并根據(jù)辨識(shí)結(jié)果調(diào)整控制算法中的有關(guān)參數(shù)，從而對(duì)普通的異步電動(dòng)機(jī)進(jìn)行有效的矢量控制。以異步電動(dòng)機(jī)的矢量控制為例：它首先通過(guò)電機(jī)的等效電路來(lái)得出一些磁

6、鏈方程，包括定子磁鏈，氣隙磁鏈，轉(zhuǎn)子磁鏈，其中氣息磁鏈?zhǔn)沁B接定子和轉(zhuǎn)子的。一般的感應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)子電流不易測(cè)量，所以通過(guò)氣息來(lái)中轉(zhuǎn)，把它變成定子電流。然后，有一些坐標(biāo)變換，首先通過(guò)/變換，變成靜止的d-q坐標(biāo)，然后通過(guò)前面的磁鏈方程產(chǎn)生的單位矢量來(lái)得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的類(lèi)似于直流機(jī)的轉(zhuǎn)矩電流分量和磁場(chǎng)電流分量，這樣就實(shí)現(xiàn)了解耦控制，加快了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。最后再經(jīng)過(guò)/變換，產(chǎn)生三相交流電去控制電機(jī)，這樣就獲得了良好的性能。矢量控制（VC）方式:矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過(guò)三相二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1和Ib1，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋

7、轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1（Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流），然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。綜合以上：矢量控制無(wú)非就四個(gè)知識(shí)：等效電路、磁鏈方程、轉(zhuǎn)矩方程、坐標(biāo)變換（包括靜止和旋轉(zhuǎn)）。 矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大

8、，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。2轉(zhuǎn)差頻率控制的基本原理調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能主要取決于其對(duì)轉(zhuǎn)矩控制能力。由于直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩與電流成正比關(guān)系，控制電流即可控制轉(zhuǎn)矩控制，較易實(shí)現(xiàn)，而交流異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制比真流電動(dòng)機(jī)要復(fù)雜。轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的目標(biāo)就是將交流電動(dòng)機(jī)復(fù)雜的轉(zhuǎn)矩控制模型轉(zhuǎn)化為類(lèi)似直流電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)矩控制模型。從原理上說(shuō)，矢量控制方式的特征是：它把交流電動(dòng)機(jī)解析成與直流電動(dòng)機(jī)一樣，具有轉(zhuǎn)矩發(fā)生機(jī)構(gòu)，按照磁場(chǎng)和其正交的電流的積就是轉(zhuǎn)矩這一最基本的原理，從理論上將電動(dòng)機(jī)的一次電流分離成建立磁場(chǎng)的勵(lì)磁分量和與磁場(chǎng)正交的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)

9、矩分量，然后分別進(jìn)行控制。2.1 控制原理敘述轉(zhuǎn)差頻率控制控制思想就是從根本上改造交流電動(dòng)機(jī)，改變其產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的規(guī)律，設(shè)法在普通的三相交流電動(dòng)機(jī)上模擬直流電動(dòng)機(jī)控制轉(zhuǎn)矩的規(guī)律。異步電動(dòng)機(jī)的基本方程式為： （1） （2） （3） Te=nP （4）= （5）式中：、分別為轉(zhuǎn)子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量；、分別為定、轉(zhuǎn)子電感；為轉(zhuǎn)子總磁鏈；為轉(zhuǎn)差角頻率；為轉(zhuǎn)子時(shí)間常數(shù)；為電磁轉(zhuǎn)矩；為異步電動(dòng)機(jī)的磁極對(duì)數(shù)；P為微分算子；為定子繞組漏感。任何電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)均服從以下基本運(yùn)動(dòng)方程： （6）式中為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，J為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子和系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由式（6）可知，要提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，主要是控制轉(zhuǎn)速的變化率。顯然，通

10、過(guò)控制就能控制，因此調(diào)速的動(dòng)態(tài)特性取決于其對(duì)的控制能力。電動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)差率s很小，因此也很小，轉(zhuǎn)矩的近似表達(dá)式為： （7）式中：為電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)常數(shù)，為氣隙磁通，為折算到定子邊的轉(zhuǎn)子電阻。只要能夠保持不變，異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就與近似成正比，即控制就能控制，也就能控制，與直流電動(dòng)機(jī)通過(guò)控制電流即可控制轉(zhuǎn)矩類(lèi)似。控制轉(zhuǎn)差頻率就代表控制轉(zhuǎn)矩，這就是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本概念。 把轉(zhuǎn)矩特性（即機(jī)械特性）：畫(huà)在下圖中：圖2-1 按恒m值控制的 Te=f (ws ) 特性可以看出：在ws 較小的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行段上，轉(zhuǎn)矩 Te基本上與ws 成正比，當(dāng)Te 達(dá)到其最大值Temax 時(shí)，ws 達(dá)到wsmax值。由相關(guān)公

11、式可以得到： （8） （9）在轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)中，只要給ws 限幅，使其限幅值為： ， 就可以基本保持 Te與ws 的正比關(guān)系，也就可以用轉(zhuǎn)差頻率控制來(lái)代表轉(zhuǎn)矩控制。這是轉(zhuǎn)差頻率控制的基本規(guī)律之一。上述規(guī)律是在保持Fm恒定的前提下才成立的，于是問(wèn)題又轉(zhuǎn)化為，如何能保持Fm 恒定？我們知道，按恒 Eg/w1 控制時(shí)可保持Fm恒定。在等效電路中可得： （10）由此可見(jiàn)，要實(shí)現(xiàn)恒 Eg/w1控制，須在Us/w1 = 恒值的基礎(chǔ)上再提高電壓 Us 以補(bǔ)償定子電流壓降。如果忽略電流相量相位變化的影響，不同定子電流時(shí)恒 Eg/w1 控制所需的電壓-頻率特性 Us = f (w1, Is)?？偨Y(jié)起來(lái)，轉(zhuǎn)差頻

12、率控制的規(guī)律是：（1）在 ws wsm 的范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)矩 Te 基本上與 ws 成正比，條件是氣隙磁通不變。（2）在不同的定子電流值時(shí)，按函數(shù)關(guān)系 Us = f (w1 , Is) 控制定子電壓和頻率，就能保持氣隙磁通Fm恒定。2.2 轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)組成頻率控制轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出信號(hào)是轉(zhuǎn)差頻率給定 ws* ，與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)w 相加，即得定子頻率給定信號(hào) w1* ，即 電壓控制由 w1和定子電流反饋信號(hào) Is 從微機(jī)存儲(chǔ)的 Us = f (w1 , Is) 函數(shù)中查得定子電壓給定信號(hào) Us* ，用 Us* 和 w1* 控制PWM電壓型逆變器，即得異步電機(jī)調(diào)速所需的變壓變頻電源。公式所示的轉(zhuǎn)差

13、角頻率 ws*與實(shí)測(cè)轉(zhuǎn)速信號(hào)w 相加后得到定子頻率輸入信號(hào) w1* 這一關(guān)系是轉(zhuǎn)差頻率控制系統(tǒng)突出的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn)。它表明，在調(diào)速過(guò)程中，定子頻率w1隨著轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速 w 同步地上升或下降，有如水漲而船高，因此加、減速平滑而且穩(wěn)定。同時(shí)，由于在動(dòng)態(tài)過(guò)程中轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR飽和，系統(tǒng)能用對(duì)應(yīng)于 wsm 的限幅轉(zhuǎn)矩Tem 進(jìn)行控制，保證了在允許條件下的快速性。由此可見(jiàn)，轉(zhuǎn)速閉環(huán)轉(zhuǎn)差頻率控制的交流變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)能夠像直流電機(jī)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)那樣具有較好的靜、動(dòng)態(tài)性能，是一個(gè)比較優(yōu)越的控制策略，結(jié)構(gòu)也不算復(fù)雜。然而，它的靜、動(dòng)態(tài)性能還不能完全達(dá)到直流雙閉環(huán)系統(tǒng)的水平，存在差距的原因有以下幾個(gè)方面：（1）在分析轉(zhuǎn)

14、差頻率控制規(guī)律時(shí)，是從異步電機(jī)穩(wěn)態(tài)等效電路和穩(wěn)態(tài)轉(zhuǎn)矩公式出發(fā)的，所謂的“保持磁通 Fm恒定”的結(jié)論也只在穩(wěn)態(tài)情況下才能成立。在動(dòng)態(tài)中 Fm如何變化還沒(méi)有深入研究，但肯定不會(huì)恒定，這不得不影響系統(tǒng)的實(shí)際動(dòng)態(tài)性能。（2）Us = f (w1 , Is) 函數(shù)關(guān)系中只抓住了定子電流的幅值，沒(méi)有控制到電流的相位，而在動(dòng)態(tài)中電流的相位也是影響轉(zhuǎn)矩變化的因素。（3）在頻率控制環(huán)節(jié)中，取，使頻率得以與轉(zhuǎn)速同步升降，這本是轉(zhuǎn)差頻率控制的優(yōu)點(diǎn)。然而，如果轉(zhuǎn)速檢測(cè)信號(hào)不準(zhǔn)確或存在干擾，也就會(huì)直接給頻率造成誤差，因?yàn)樗羞@些偏差和干擾都以正反饋的形式毫無(wú)衰減地傳遞到頻率控制信號(hào)上來(lái)了。3、轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)構(gòu)建轉(zhuǎn)

15、差頻率控制的異步電動(dòng)機(jī)矢量控制調(diào)速系統(tǒng)的原理圖如圖3-1所示。該系統(tǒng)主電路采用了SPWM電壓型逆變器，這是通用變頻器常用的方案。轉(zhuǎn)速采用了轉(zhuǎn)差頻率控制，即異步機(jī)定子角頻率1由轉(zhuǎn)子角頻率和轉(zhuǎn)差角頻率s組成（1=+），這樣在轉(zhuǎn)速變化過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)的定子電流頻率始終能隨轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速同步升降，使轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)更為平滑。圖3-1轉(zhuǎn)差頻率控制的矢量控制系統(tǒng)原理框圖系統(tǒng)的控制部分由給定、PI調(diào)節(jié)器、函數(shù)運(yùn)算、二相/三相坐標(biāo)變換、PWM脈沖發(fā)生器等環(huán)節(jié)組成。其中給定環(huán)節(jié)有定子電流勵(lì)磁分量im*和轉(zhuǎn)子速度n*。放大器G1、G2和積分器組成了帶限幅的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR。電流電壓模型轉(zhuǎn)換由函數(shù)Um*、Ut*模塊實(shí)現(xiàn)。函

16、數(shù)運(yùn)算模塊ws*根據(jù)定子電流的勵(lì)磁分量和轉(zhuǎn)矩分量計(jì)算轉(zhuǎn)差s，并與轉(zhuǎn)子頻率想加得到定子頻率1，再經(jīng)積分器得到定子電壓矢量轉(zhuǎn)角。模塊sin、cos、dq0/abc實(shí)現(xiàn)了二相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系至三相靜止坐標(biāo)系的變換。dq0/abc是輸出是PMW發(fā)生器的三相調(diào)制信號(hào)，因?yàn)檎{(diào)制信號(hào)幅度不能大于1，在dq0/abc輸出后插入衰減環(huán)節(jié)G4。在模型調(diào)試時(shí)，可以先在此處斷輸出和PMW發(fā)生器的三相調(diào)制輸入信號(hào)幅值小于1的要求，計(jì)算G4的衰減系數(shù)。該系統(tǒng)的主要特點(diǎn)：（1）主電路SPWM電壓型逆變器，開(kāi)關(guān)器件采用IGBT,這是通用變頻器常用的方案；（2）轉(zhuǎn)速采用轉(zhuǎn)差頻率矢量控制，即，在轉(zhuǎn)速變換過(guò)程中，異步電動(dòng)機(jī)的定子電流頻率

17、始終跟隨轉(zhuǎn)子的實(shí)際轉(zhuǎn)速而同步升降，從而使轉(zhuǎn)速 調(diào) 節(jié)吏加平滑。圖中：、分別為轉(zhuǎn)子角頻率給定和轉(zhuǎn)子角頻率負(fù)反饋；、分別為定子電流的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量；為轉(zhuǎn)差角；為轉(zhuǎn)差角頻率；、分別為定子角頻率和轉(zhuǎn)子角頻率正反饋；、分別為定子電壓的轉(zhuǎn)矩分量和勵(lì)磁分量。根據(jù)式（1）-（4）和圖3-1可知，在保持磁通恒定的條件下，電動(dòng)機(jī)的Te由Ile計(jì)算，磁通也可以通過(guò)Ilm計(jì)算。轉(zhuǎn)速可以通過(guò)PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)，輸出Iit然后計(jì)算得到，即： （7） 4 轉(zhuǎn)差頻率矢量控制調(diào)速系統(tǒng)仿真和分析4.1電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)的仿真模型圖4-4 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)的仿真模型4.2模型參數(shù)轉(zhuǎn)子磁鏈模型的計(jì)算參數(shù)設(shè)置：異步電

18、動(dòng)機(jī)為3*746KW,220V，50HZ二對(duì)極（），定子繞組電阻，轉(zhuǎn)子繞組電阻，轉(zhuǎn)子繞組漏感，J=，逆變器直流電源為510V，定子繞組電感為，漏磁系數(shù)為0.056,。其中，G1、G2、G3、G4、G5、G6的放大倍數(shù)分別為35、0.15.、0076、2、9.55、1/9.55。根據(jù)相關(guān)公式計(jì)算得到：仿真定轉(zhuǎn)速為1400r/min時(shí)的空載啟動(dòng)過(guò)程，在啟動(dòng)后0.45s時(shí)加載T1=65N*M。該系統(tǒng)較復(fù)雜，容易出現(xiàn)收斂問(wèn)題，經(jīng)試用各種計(jì)算方法，最終選用步長(zhǎng)算法ode5，步長(zhǎng)取e-5。4.2仿真結(jié)果： （a） （b） （c） （d） （e） （f） （g） （h） （i）（j）（k）從仿真結(jié)果中可以得

19、到電機(jī)在起動(dòng)和加載過(guò)程中，轉(zhuǎn)速、電流、電壓和轉(zhuǎn)矩的變化過(guò)程。圖(a)中可以看到，轉(zhuǎn)速隨時(shí)間的變化逐漸增大。當(dāng)t=O.36 s時(shí)，轉(zhuǎn)速達(dá)到額定轉(zhuǎn)速1400 rmin左右，而當(dāng)t=O5 s時(shí)，由于此時(shí)電動(dòng)機(jī)開(kāi)始加載，所以使得轉(zhuǎn)速有所波動(dòng)，隨后趨于穩(wěn)定。圖(c)顯示，電機(jī)空載起動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定轉(zhuǎn)速時(shí)，電流值下降為起動(dòng)電流20A。而電動(dòng)機(jī)加載后，電流迅速上升，隨后維持在左右。同樣，圖(b)中，在加載后電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之增加，達(dá)到給定值Te=80 Nm。圖(e)反應(yīng)了系統(tǒng)坐標(biāo)變換模塊和函數(shù)運(yùn)算模塊變換后輸出信號(hào)波形，經(jīng)2r3s變換后的三相調(diào)制信號(hào)的幅值在調(diào)節(jié)過(guò)程是逐步增加的，信號(hào)幅值的提高，保證了電動(dòng)機(jī)電流在起

20、動(dòng)過(guò)程中保持不變。圖(i)與圖(k)分別反映了電動(dòng)機(jī)在起動(dòng)過(guò)程中定子繞組產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)和電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性，圖(i)可以看出，定子磁鏈的軌跡一開(kāi)始并不規(guī)則，而且在不斷變化，但是隨著時(shí)間的變化，磁鏈軌跡開(kāi)始呈現(xiàn)規(guī)則圖形，保持穩(wěn)定，這是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)在零狀態(tài)起動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)磁場(chǎng)有一個(gè)建立過(guò)程，在建立過(guò)程中磁場(chǎng)變化是不規(guī)則的，隨著時(shí)間的推移，磁場(chǎng)逐漸規(guī)則如圖(i)所示。而磁場(chǎng)的變化則會(huì)影響轉(zhuǎn)矩的變化，圖(k)所示轉(zhuǎn)矩在一開(kāi)始即電動(dòng)機(jī)零狀態(tài)起動(dòng)時(shí)，大幅度變化，當(dāng)磁場(chǎng)變化逐漸規(guī)則時(shí)，轉(zhuǎn)矩變化也開(kāi)始在小范圍內(nèi)波動(dòng)，幾乎保持穩(wěn)定。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩一轉(zhuǎn)速特性反映了通過(guò)矢量控制能使電動(dòng)機(jī)保持恒轉(zhuǎn)矩起動(dòng)，并且調(diào)節(jié)ASR

21、的輸出限幅可以改變最大輸出轉(zhuǎn)矩。針對(duì)直接轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向矢量控制系統(tǒng)的缺點(diǎn)，在分析轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)方法原理的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的異步電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真模型，并對(duì)這種模型進(jìn)行了仿真研究與分析。在仿真實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，為了獲得較好的仿真波形，作者進(jìn)行了大量的參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)；系統(tǒng)中PI調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)K1、積分系數(shù)K2與坐標(biāo)變換模塊輸出信號(hào)的放大系數(shù)需要配合調(diào)節(jié)，當(dāng)偏差較大時(shí)，調(diào)節(jié)K1，以快速減少偏差；當(dāng)偏差達(dá)到要求后，調(diào)節(jié)K2，以消除穩(wěn)態(tài)誤差。同時(shí)要配合調(diào)節(jié)坐標(biāo)變換模塊輸出信號(hào)的放大系數(shù)，這樣才能保證PWM發(fā)生器輸出正確的三相調(diào)制信號(hào)波形。仿真與實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的異步電

22、機(jī)調(diào)速系統(tǒng)具有良好的動(dòng)、靜態(tài)控制性能。5心得體會(huì)這次仿真中我根據(jù)轉(zhuǎn)差頻率矢量控制的基本概念和系統(tǒng)原理圖，建立了交流異步電動(dòng)機(jī)專(zhuān)差頻率矢量控制系統(tǒng)的仿真，并進(jìn)行了仿真實(shí)驗(yàn)。經(jīng)過(guò)不斷的嘗試發(fā)祥為了減少仿真需要的時(shí)間，可以在仿真中減小了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但是過(guò)小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量容易使系統(tǒng)發(fā)生振蕩，要通過(guò)調(diào)節(jié)參數(shù)來(lái)觀測(cè)參數(shù)變化對(duì)系統(tǒng)的影響。仿真結(jié)果表明，轉(zhuǎn)差頻率矢量控制系統(tǒng)具有良好的控制性能。通過(guò)這次分組實(shí)驗(yàn)中，我們小組完成的是“轉(zhuǎn)差率控制的矢量控制系統(tǒng)仿真模型”，最初遇到了很多困難，最主要的就是參數(shù)的正確設(shè)定，通過(guò)和同組人的討論分析后，我們仿真出來(lái)的圖也有了一定的起色，通過(guò)網(wǎng)上找資料和翻閱相關(guān)圖書(shū)，再通過(guò)自

23、己的不斷嘗試最終得到了滿(mǎn)意的結(jié)果，讓我知道了學(xué)無(wú)止境的道理。我們每一個(gè)人永遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。這次的課程設(shè)計(jì)也讓我看到了團(tuán)隊(duì)的力量，我認(rèn)為我們的工作是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的工作，團(tuán)隊(duì)需要個(gè)人，個(gè)人也離不開(kāi)團(tuán)隊(duì)，必須發(fā)揚(yáng)團(tuán)結(jié)協(xié)作的精神。剛開(kāi)始的時(shí)候，大家就分配好了各自的任務(wù)，大家有的繪制原理圖，進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)，有的積極查詢(xún)相關(guān)資料，并且經(jīng)常聚在一起討論各個(gè)方案的可行性。在課程設(shè)計(jì)中只有一個(gè)人知道原理是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，必須讓每個(gè)人都知道，否則一個(gè)人的錯(cuò)誤，就有可能導(dǎo)致整個(gè)工作失敗。團(tuán)結(jié)協(xié)作是我們成功的一項(xiàng)非常重要的保證。而這次設(shè)計(jì)也正好鍛煉我們這一點(diǎn)，這也是

24、非常寶貴的。 這次期末的仿真作業(yè)將會(huì)成功我人生中一次美好的經(jīng)歷！附錄資料：不需要的可以自行刪除Pascal/C/C+語(yǔ)句對(duì)比（補(bǔ)充版）一、Hello world 先看三種語(yǔ)言的樣例：Pascalbegin writeln(Hello world);end.C#include int main() printf(Hello world!n); return 0;C+#include using namespace std;int main()cout Hello world! endl; return 0; 從這三個(gè)程序可以看到一些最基本的東西。在Pascal中的begin和end，在C/C+里

25、就是；Pascal主程序沒(méi)有返回值，而C/C+返回0（好像在C中可以為NULL）。在C/C+中，main函數(shù)以前的是頭文件，樣例中C為stdio.h，C+除了iostream還有第二行的using namespace std，這個(gè)是打開(kāi)命名空間的，NOIP不會(huì)考這個(gè)，可以不管，只要知道就行了。 此外說(shuō)明 注釋單行用/，段落的話(huà)Pascal為，C/C+為/* */。* 常用頭文件（模板）#include #include #include #include #include #include using namespace std;int main() system(“pause”);retur

26、n 0;二、數(shù)據(jù)類(lèi)型及定義 這里只列出常用的類(lèi)型。1、整型PascalC/C+范圍shortint-128 127integershort-32768 32767longintInt -2147483648 2147483647int64long long-9223372036854775808 9223372036854775807byte-0 255wordunsigned short0 65535longwordunsigned int0 4294967295qwordunsigned long long0 18446744073709551615 * 當(dāng)對(duì)long long 變量賦值時(shí)

27、，后要加LLLong long x=6327844632743269843LL* 如果位移 x2LL* Linux: printf(“%lldn”,x);* Windows: printf(“%I64dn”,x);2、實(shí)型PascalC/C+范圍realfloat2.9E-39 1.7E38single-1.5E-45 3.4E38doubledouble5.0E-324 1.7E3083、字符即字符串 字符在三種語(yǔ)言中都為char，C里沒(méi)有字符串，只有用字符數(shù)組來(lái)代替字符串，Pascal和C+均為string。Pascal中字符串長(zhǎng)度有限制，為255，C+則沒(méi)有。 字符串和字符在Pascal

28、中均用單引號(hào)注明，在C/C+中字符用單引號(hào)，字符串用雙引號(hào)。4、布爾類(lèi)型 Pascal 中為 boolean，C/C+ 為 bool。值均為T(mén)rue 或 False。C/C+中除0外bool都為真。5、定義 常量的定義均為 const，只是在C/C+中必須要注明常量的類(lèi)型。在C/C+中還可以用宏來(lái)定義常量，此時(shí)不注明類(lèi)型。PascalC/C+const a = 60; b = -a + 30; d = ;const int a = 60;const int b = - a + 30;const string d = “”;define MAXN 501 /這個(gè)是宏 * 宏定義其實(shí)就是直接在程序

29、相應(yīng)的位置替換： #define randomize srand(unsigned time(NULL) #define wait for(int w=0;w a;cout a;cout a endl;特別說(shuō)明C+中cin一個(gè)字符的話(huà)會(huì)自動(dòng)跳過(guò)空格和回車(chē)，Pascal和C則會(huì)讀入空格和回車(chē)。在Pascal中writeln(a:n:m) 表示在n個(gè)字符寬的輸出域上輸出a保留m位小數(shù)。例如：pascal write(a:6) c/c+ printf(“%6d”,a) Pascal write(a:6:2) c/c+ printf(“%6.2f”,a) C+ 如果用 cout ? (繁瑣！) 需要加

30、頭文件 #inlude cout setprecision(2)a; /作用永久 cout setw(6)a; /作用臨時(shí) 以下三個(gè)進(jìn)制設(shè)定都是永久作用： cout deca; 相當(dāng) printf(“%d”,a); /十進(jìn)制 cout hexa; 相當(dāng) printf(“%X”,a); /十六進(jìn)制 cout octa; 相當(dāng) printf(“%o”,a); /八進(jìn)制例如：cout 12hex12oct1212endl;輸出：12c1414 C 的輸入輸出里面的字符串中%表示變量，%后面的字目表示變量類(lèi)型。下面是類(lèi)型表：%hd1個(gè)short型整數(shù)%d1個(gè)int型整數(shù)%u1個(gè)unsigned int

31、型整數(shù)%I64d1個(gè)long long型整數(shù)%c1個(gè)字符%s1個(gè)C字符串%f1個(gè)float型實(shí)數(shù)%lf1個(gè)double型實(shí)數(shù)%10.4f輸出1個(gè)總寬度為10,保留4位小數(shù)的實(shí)數(shù) 文件輸入輸出：Pascalassign(input, test.in);assign(output, test.out);reset(input);rewrite(output);read(a, b);writeln(a, b);close(input);close(output);CFILE *fin = fopen(“test.in”, “r”);FILE *fout = fopen(“test.out”, “w”

32、);fscanf(fin, “%d%d”, &a, &b);fprintf(fout, “%d%d”, a, b);fclose(fin); fclose(fout);C+#include using namespace std;ifstream fin(“test.in”);ofstream fout(“test.out”);fin a b;fout a b endl;fin.close(); fout.close();因?yàn)镃+的讀入較慢，個(gè)人建議C+的話(huà)使用C的輸入方式。當(dāng)然也有人用C的讀入，C+的輸出的，這種方式我們稱(chēng)之為城鄉(xiāng)結(jié)合。*中國(guó)計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)競(jìng)賽須知發(fā)布的C讀寫(xiě)程序：（C+ 也能用

33、，cin,cout,scanf,printf 可混用）#include int main() int a,b; freopen(“sum.in”,”r”,stdin);freopen(“sum.out”,”w”,stdout); scanf(“%d%d”,&a,&b); printf(“%dn”,a+b); return 0; 或者：freopen(“sum.in”,”r”,stdin);freopen(“sum.out”,”w”,stdout);ios:sync_with_stdio(false); 取消同步，cin,cout的速度就不慢了！ cinab;couta+bendl; retur

34、n 0;以下擴(kuò)充c/c+混用是可行的：#include #include using namespace std;int main() int a,b,c,d; freopen(sum.in,r,stdin); freopen(sum.out,w,stdout); scanf(%d%d,&a,&b); cincd; printf(%dn,a+b); couta+b+c+dsn).Cwhile(scanf(%s%d,s,&n)!=EOF).四、賦值語(yǔ)句及運(yùn)算符號(hào) 一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系PascalC/C+賦值運(yùn)算賦值:=基本運(yùn)算加+減-乘*除（實(shí)數(shù)）/ (double)除法取整div(int) / (i

35、nt)取余mod%比較等于=不等于!=大于大于等于=小于小于等于=邏輯且and&或or|非not!位運(yùn)算左移(*2)shl且and&或or|非not異或xor其他增一inc(x)x+減一dec(x)x- 在C/C+中對(duì)某個(gè)變量自身進(jìn)行運(yùn)算可以簡(jiǎn)寫(xiě)為 變量名 運(yùn)算符號(hào)= 改變量 如 x += 8 就表示 x = x + 8， 即 inc(x, 8)。 在 C/C+里還存在一種三目運(yùn)算 變量名 = 條件 ? 值A(chǔ) : 值B 如 x = x 0 ? x : -x; /表示若x 0 則取 x， 否則取 x， 同 if x 0 then x := x else x := -x;五、條件語(yǔ)句1、if C/

36、C+中if 語(yǔ)句的條件必須要用括號(hào)括起來(lái)，后面不使用then。PascalC/C+if a b then flag := true else flag := false;if (a b) flag = true;else flag = false;2、多種分支 C/C+中為switch，Pascal為case：PascalC/C+case x of 1: inc(x); 2: dec(x); else x := x * x;end;switch (x) case 1: x +; break; case 2: x -; break; default: x *= x; 切記C/C+中一定要寫(xiě)bre

37、ak，后果你可以去掉break，運(yùn)行看看就知道了。六、循環(huán)語(yǔ)句1、forPascalC/C+for 變量名 := 初始值 to(downto) 終止值 dofor (變量名=初始值;條件;改變方式)for i := 5 to 10 do dec(a);/終止值大于初始值用 tofor i := 5 downto 1 do dec(a);/終止值小于于初始值用 downtofor (i = 5; i = 1; i-) a-;/*只要i 滿(mǎn)足條件就會(huì)一直循環(huán)。C/C+中i是實(shí)數(shù)、指針都可以*/C/C+中for的特殊用法：/變量為實(shí)數(shù)for (double i = 1; i 符號(hào)為間接引用，后面會(huì)提

38、到。for (type1 *p = head - next; p; p = p - next) printf(“%d”, p - k);2、whilePascalC/C+while 條件 dowhile (條件)while i 0 do dec(i);while (i != 0) i-;/也可寫(xiě)作 while (i) i-;/在C/C+中非0即為真。3、repeat-until & do-whilePascalC/C+repeat 語(yǔ)句 until 結(jié)束條件;do while (運(yùn)行條件)repeat int(i) until i 100;do i+; while (i = 100);七、數(shù)組

39、 Pascal中數(shù)組的下標(biāo)可以隨意定義，而C/C+下標(biāo)始終為從0開(kāi)始到(數(shù)組大小1)。PascalC/C+定義a : array 1.100 of integer;b :array 1.10,1.10 of int64;int a100;int b1010;含義a 為大小為100的integer數(shù)組，合法下標(biāo)為1到100b 為大小為10*10的int64數(shù)組，合法下標(biāo)為1,1到10,10a 為大小為100的int數(shù)組，合法下標(biāo)為0到99b 為大小為10*10的int數(shù)組，合法下標(biāo)為0,0到9,9;使用inc(a21);b2,2:=b1,1+b1,2+b2,1;a21+;b11=b01+b00+

40、b10; 數(shù)組清零PascalC/C+Fillchar(a, sizeof(a), 0);memset(a, 0, sizeof(a);/頭文件包含 string.h*如果要填最大： memset(a,127,sizeof(a) （但達(dá)不到 INT_MAX） 如果要填最?。?memset(a,128,sizeof(a) (但達(dá)不到 INT_MIN） 如果填0： memset(a,0,sizeof(a) 如果填-1： memset(a,-1,sizeof(a)八、字符串 C風(fēng)格的字符串就是字符數(shù)組。 C+和Pascal的字符串使用基本相同，只是C+中字符串下標(biāo)以0開(kāi)始，Pascal以1開(kāi)始。字符

41、串處理很多這里不一一列舉，只寫(xiě)最常用的幾個(gè)。PascalC (包含)定義用：char sC+（包含）定義用：string s輸入輸出Readln(s);Writeln(s);Scanf(“%s”,s);Printf(“%sn”,s);注：不能輸入輸出c+的字符串Cins;Couts = s 的區(qū)別： getline(cin,s)cins一次性整行讀入，直至行末尾。只讀入一個(gè)“單詞”，遇空格和行末停止。例如輸入；How are you?s=” How are you?”讀入整串含空格例如輸入；How are you?s=”How”如果三個(gè)都讀：cins1s2s3*C+ 數(shù)字與數(shù)值之間的轉(zhuǎn)換：#i

42、nclude #include #include /必須加入using namespace std;int main() string text = 152; int number; stringstream ss;ss number; /string - int coutnumber+100endl; ss string string str = ss.str(); return 0;九、過(guò)程和函數(shù)1、過(guò)程 在C/C+中沒(méi)有過(guò)程，但可以把返回值為“空”的函數(shù)理解為過(guò)程。PascalC/C+無(wú)參過(guò)程procedure 過(guò)程名;說(shuō)明部分begin 語(yǔ)句部分 end;/說(shuō)明部分、begin、end

43、語(yǔ)句部分統(tǒng)稱(chēng)為過(guò)程體void 函數(shù)名(); 主體部分; return ;帶參過(guò)程procedure 過(guò)程名(形參表)過(guò)程體void 函數(shù)名(形參表)過(guò)程體 值傳和址傳：當(dāng)一個(gè)參數(shù)是值傳時(shí)，形參在子過(guò)程中相當(dāng)于一個(gè)局部變量，對(duì)它的改變不影響實(shí)在的參數(shù)值。址傳則會(huì)影響。下例中a為值傳，b為址傳。初始a = 5,b = 5，運(yùn)行后a = 5,b = 10；PascalC/C+var a, b:integer;procedure doit(a:integer; var b:integer);begin b := a + b; a := a + b;end;begina := 5;b := 5;doit

44、(a, b);writeln(a, , b);end.void doit(int a, int &b) HYPERLINK a a認(rèn)為值參，b認(rèn)為變量傳參 b += a; a += b; return ;int main()int a = 5, b = 5;doit(a, b);cout a b;return 0;* 用若干地址傳參可以給調(diào)用者傳回若干值 Void tryit(int &x,int &y,int &z) 調(diào)用時(shí): tryit(a,b,c) ,可以傳回 a,b,c的值。* 用數(shù)組名（也是地址）傳參可以傳回整組的數(shù)據(jù) Void tryit( int a) 調(diào)用時(shí): tryit(x)

45、,可以傳回整個(gè)數(shù)組。例如：void tryit(int a) for(int i=0;i=10;i+) ai=i*2; return; int main() int x10; tryit(x); for(int i=0;i=10;i+) coutxiendl; system(pause); return 0;*用指向函數(shù)的指針作為參數(shù)，可以執(zhí)行指定的函數(shù)。(略)STL 的兩個(gè)應(yīng)用：* C+ 快排函數(shù)#include Bool com(int a,int b) Return ab;Int main() Int a10=5,7,3,2,6,8,4,3,5,7;Sort(a,a+10,com); /

46、如果升序可以省略com.For(int i=0;i10;i+) Coutai” “;* 優(yōu)先隊(duì)列（以堆排為例）#include #include using namespace std;priority_queue Q;int main() int n,a; cinn; while (n-) cina; Q.push(a); while (!Q.empty() cout Q.top() ; Q.pop(); return 0;* 隊(duì)列、棧、優(yōu)先隊(duì)列 三種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)匯總：#include #include priority_queue Q;queue Q1;stack S;int main()Q.push(5); x = Q.top(); Q.pop();Q.empty()；Q.size()Q1.push(5); Q1.size(