基于MATLAB的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真

目錄：

第一章開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

2

1.1開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展

2

1.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的特點和應(yīng)用領(lǐng)域

2

1.3當(dāng)前的主要研究熱點和發(fā)展方向

3

第二章開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的基本理論分析

4

2.1開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成

4

2.2開關(guān)磁阻電動機介紹

4

2.3開關(guān)磁阻電機的國內(nèi)外研究

5

2.4開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)原理

6

2.5SRD系統(tǒng)功率變換器

8

2.6SRD系統(tǒng)功率控制器

9

2.7SRD系統(tǒng)檢測單元

10

第三章SRD系統(tǒng)的控制策略

11

3.1角度位置（APC）控制

11

3.2電流斬波（CCC）控制

12

3.3電壓PWM控制

13

3.4小結(jié)

13

第四章開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模與仿真

14

4.1開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模

14

4.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的仿真

21

總結(jié)

25

基于MATLAB的開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的建模與仿真

第一章開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀

1.1開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的發(fā)展

20世紀(jì)60年代以前，在需要可逆、可調(diào)速與高性能的電氣傳動技術(shù)領(lǐng)域中，直流傳動系統(tǒng)一直占領(lǐng)統(tǒng)治地位。自60年代以后，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)和現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，交流電氣傳動技術(shù)發(fā)生了日新月異的變化，特別是異步電動機矢量控制和直接轉(zhuǎn)矩控制理論的產(chǎn)生及應(yīng)用技術(shù)的推廣，使得異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)具備了寬調(diào)速范圍、高穩(wěn)態(tài)精度，快速動態(tài)響應(yīng)及四象限運行等良好的技術(shù)性能，其動、靜態(tài)特性完全可以和直流傳動系統(tǒng)相媲美，于是出現(xiàn)了交流傳動取代直流傳動的趨勢。但是，異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)也尚有一些未盡如人意之處。

正是在電氣傳動技術(shù)得到迅猛發(fā)展的時代背景下，20世紀(jì)80年代國際上推出了一種新型交流電動機調(diào)速系統(tǒng)—開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)簡稱SRD(SwitchedReluctanceMotorDrive)。它是繼變頻調(diào)速、無換向器電動機調(diào)速系統(tǒng)之后，于80年代中期發(fā)展起來的新型交流調(diào)速系統(tǒng)。該系統(tǒng)是將新的電動機結(jié)構(gòu)—開關(guān)型磁阻電動機(SwitchedReluctanceMotor，簡稱SRM)與現(xiàn)代電力電子技術(shù)、控制技術(shù)合為一體，兼有異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)和直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，已成為當(dāng)代電氣傳動的熱門課題之一。

1.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的特點和應(yīng)用領(lǐng)域

開關(guān)磁阻電機是一種新型調(diào)速電機，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。

開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的特點：

(1)電動機結(jié)構(gòu)簡單、成本低、適用于高速

(2)各相工作獨立、系統(tǒng)可靠性高

(3)功率電路簡單可靠

(4)起動轉(zhuǎn)矩高，啟動電流小

(5)可控參數(shù)多，調(diào)速性能好

(6)適用于頻繁啟動、停車以及正反轉(zhuǎn)運行

(7)效率高，損耗小

開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)作為一種新型的調(diào)速系統(tǒng)，兼有直流傳動和普通交流傳動的優(yōu)點，以向各種傳統(tǒng)調(diào)速系統(tǒng)挑戰(zhàn)的勢頭正在逐步應(yīng)用在家用電器、一般工業(yè)、伺服與調(diào)速系統(tǒng)、牽引電動機、高速電動機、航天器械以及汽車輔助設(shè)備等領(lǐng)域，顯示出強大的市場競爭力。

開關(guān)磁阻電動機由于具有串勵直流電動機的特性，因此在發(fā)展的初期主要應(yīng)用在電力機車的牽引上。隨著進一步的發(fā)展，開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)將逐漸占據(jù)電氣傳動市場。另外，對于低壓、小功率的應(yīng)用場合，開關(guān)磁阻電動機遠優(yōu)于普通的異步電動機和直流電動機。例如使用開關(guān)磁阻電動機驅(qū)動風(fēng)扇、泵類、壓縮機等，可以在寬廣的速度范圍內(nèi)實現(xiàn)高效率的運行，且節(jié)能明顯，可以在短期內(nèi)收回成本。經(jīng)濟型小功率開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)有廣闊的市場，尤其是在家用電器方面的應(yīng)用。

1.3當(dāng)前的主要研究熱點和發(fā)展方向

開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)同樣也存在一些自身的不足和缺點，這主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

（1）系統(tǒng)采用的是磁阻式電動機，其能量轉(zhuǎn)換密度低于電磁式電動機。

（2）開關(guān)磁阻電動機運行時轉(zhuǎn)矩脈動較大，通常轉(zhuǎn)矩脈動的典型值為±15%，由轉(zhuǎn)矩脈動導(dǎo)致的噪聲問題以及待定頻率下的諧振問題也較為突出。

（3）開關(guān)磁阻電動機相數(shù)越多，主接線數(shù)越多。

（4）系統(tǒng)運行需要電動機位置信號的反饋，而位置傳感器的引入使電動機結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝調(diào)試困難。電動機和控制器之間的連線增加，而且位置傳感器的分辨率有限，使系統(tǒng)的運行性能下降。

（5）籠型異步電動機可以直接接入電網(wǎng)穩(wěn)定運行，可以沒有控制環(huán)節(jié)，而開關(guān)磁阻電動機必須配合控制器才能穩(wěn)定工作。

針對上述缺點，國內(nèi)外對開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)做了進一步的研究，研究的方向有：

（1）進一步完善開關(guān)磁阻電動機的設(shè)計理論，建立一套效率高、適用于工程設(shè)計要求的優(yōu)化設(shè)計法。

（2）加強對鐵心損耗理論的研究。

（3）加強對轉(zhuǎn)矩脈動及噪聲的理論研究，提高電機的功率因數(shù)。

（4）改善電機靜態(tài)及動態(tài)性能仿真模型。

（5）完善開關(guān)磁阻電動機、功率變換器及控制器三者之間的協(xié)調(diào)設(shè)計。

（6）實用無位置傳感器方案的研究。

（7）開關(guān)磁阻電機轉(zhuǎn)矩波動最小化技術(shù)。

第二章開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的基本理論分析

2.1開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的組成

開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)是一種新型機電一體化交流調(diào)速系統(tǒng)，主要由四部分組成：開關(guān)磁阻電動機、功率變換器、控制器和檢測器,如圖2-1所示。

圖2-1：開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)(SRD)框圖

2.2開關(guān)磁阻電動機介紹

開關(guān)磁阻電機（SR電機）的基本結(jié)構(gòu)及基本原理的提出可追溯到19世紀(jì)40年代，那時的電機研究人員已認識到利用順序磁拉力使電機旋轉(zhuǎn)是簡單易行的，但由于電機的運行特性(效率、功率因數(shù)、利用系數(shù)等)很差，僅應(yīng)用于少數(shù)小功率場所，因而一直沒有引起人們的研究興趣。直到20世紀(jì)60年代，大功率晶閘管投入使用，為開關(guān)磁阻電機的研究和發(fā)展奠定了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。

“開關(guān)磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor）”一詞源見于美國學(xué)者S.A.Nasar1969年所撰論文，他描述了這種電機的兩個基本特征：①開關(guān)性——電機必須工作在一種連續(xù)的開關(guān)模式，這是為什么在各種新型半導(dǎo)體器件可以獲得后這種電機才可以發(fā)展的主要原因；②磁阻性——它是真正的磁阻電機，定轉(zhuǎn)子具有可變的磁阻回路，更確切的說是一種雙凸極電機。開關(guān)磁阻電機的概念非常久遠，可以追溯到19世紀(jì)稱為“電磁發(fā)動機”的發(fā)明，這也是現(xiàn)代步進電機的先驅(qū)。在美國，這種電機常常被稱為“可變磁阻電機（VariableReluctanceMotor，VR電機）”一詞，但是VR電機也是步進電機的一種形式，容易引起混淆。有時人們也用“無刷磁阻電機（BrushlessReluctanceMotor）”一詞，以強調(diào)這種電機的無刷性。“電子換向磁阻電機（ElectronicallycommutatedReluctanceMotor）”一詞也曾采用，從工作原理來看，甚至比“開關(guān)磁阻”的說法更準(zhǔn)確一些，但容易與電子換向的永磁直流電機相混。

2.3開關(guān)磁阻電機的國內(nèi)外研究

開關(guān)磁阻電機是80年代初隨著電力電子和控制技術(shù)的迅猛發(fā)展而發(fā)展起來的一種新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠及效率高等突出特點，成為交流電機調(diào)速系統(tǒng)、直流電機調(diào)速系統(tǒng)和無刷直流電機調(diào)速系統(tǒng)的強有力的競爭者，引起各國學(xué)者和企業(yè)界的廣泛關(guān)注。

2.3.1國外研究

1970年，英國Leeds大學(xué)步進電機研究小組首創(chuàng)一個開關(guān)磁阻電機（SwitchedReluctanceMotor,SRM）雛形，這是關(guān)于開關(guān)磁阻電機最早的研究。

1980年在英國成立了開關(guān)磁阻電機驅(qū)動裝置有限公司（SRDLtd.），專門進行SRD系統(tǒng)的研究、開發(fā)和設(shè)計。

1983年英國（SRDLtd.）首先推出了SRD系列產(chǎn)品，該產(chǎn)品命名為OULTON。1984年TASC驅(qū)動系統(tǒng)公司也推出了他們的產(chǎn)品。另外SRDLtd.研制了一種適用于有軌電車的驅(qū)動系統(tǒng)，到1986年已運行500km。該產(chǎn)品的出現(xiàn)，在電氣傳動界引起不小的反響。在很多性能指標(biāo)上達到了出人意料的高水平，整個系統(tǒng)的綜合性能價格指標(biāo)達到或超過了工業(yè)中長期廣泛應(yīng)用的一些變速傳動系統(tǒng)。

跨國電機公司Emerson電氣公司還將開關(guān)磁阻電機視為其下世紀(jì)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)的新的技術(shù)、經(jīng)濟增長點。目前開關(guān)磁阻電機已廣泛或開始應(yīng)用于工業(yè)、航空業(yè)和家用電器等各個領(lǐng)域。

從近幾年國際會議上有關(guān)開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的文章來看，對開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的研究工作己從論證它的優(yōu)點、開發(fā)應(yīng)用的階段進入設(shè)計理論、優(yōu)化設(shè)計階段。對開關(guān)磁阻電機、控制器、功率轉(zhuǎn)換器等的運行理論、優(yōu)化設(shè)計、結(jié)構(gòu)形式等方面進行了更深入的研究。可以預(yù)料，隨著現(xiàn)代電子學(xué)的發(fā)展，微處理器運行速度的提高，高性能大容量電力電子器件的發(fā)展，在不久的將來有望實現(xiàn)高性能的控制策略，從而使開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的性能價格比得到進一步的提高。

2.3.2國內(nèi)研究

從1984年開始，我國許多單位先后開展了SR電機的研究工作，如北京紡織機電研究所、南京航空航天大學(xué)、東南大學(xué)、福州大學(xué)、華中理工大學(xué)、華南理工大學(xué)、河海大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、哈爾濱電工學(xué)院、南京調(diào)速電機廠、西安微電機研究所、上海電科所、上海中達一斯米克公司等，且開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的研究被列為中小型電機“七五科研規(guī)劃項目”。在借鑒國外經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，我國SR電機調(diào)速系統(tǒng)的開發(fā)研究起點較高，目前各單位都集中于較優(yōu)的三相和四相控制方案，至今國內(nèi)已有十余家單位推出不同性能、不同用途的從1kw至55kw等多種規(guī)格的系列產(chǎn)品，應(yīng)用于紡織、冶金、機械、運輸?shù)刃袠I(yè)的數(shù)十種生產(chǎn)機械和交通工具中。

1988年在南京召開了第一屆開關(guān)磁阻電機研討會。1991年在武漢召開了第二屆研討會。1992年初成立了中國電工技術(shù)學(xué)會中小型電機專業(yè)委員會下設(shè)的開關(guān)磁阻電機學(xué)組，以推動開關(guān)磁阻電機研究工作的進一步發(fā)展。從此，我國對開關(guān)磁阻電機的研究工作己從摸索合理的設(shè)計方法發(fā)展為如何加速優(yōu)化以進行開關(guān)磁阻電機的設(shè)計，在開關(guān)磁阻電機繞組互感對運行的影響、轉(zhuǎn)矩脈振、最佳電流波形、振動與噪音、發(fā)熱以及鐵耗計算等方面出現(xiàn)了許多獨特的觀點和見解;在控制方面，正在進行用Intel公司的MCS-96或Motorola公司的M68000系列單片機取代MCS51單片機的工作，以提高控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度，降低成本，實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略。

近20年來，SR電機的研究在國內(nèi)外取得了很大的發(fā)展，但作為一種新型調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)，研究的歷史還較短，其技術(shù)涉及到電機、微電子、電力電子、微機、控制、機械及工程應(yīng)用等眾多學(xué)科領(lǐng)域的新技術(shù)，變頻調(diào)速感應(yīng)電機、無換向器直流電機等經(jīng)歷了幾個年代的開發(fā)推廣，目前己領(lǐng)先一步，有著極其廣闊的市場前景。

2.4開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)原理

開關(guān)磁阻電機是一種新型調(diào)速電機，調(diào)速系統(tǒng)兼具直流、交流兩類調(diào)速系統(tǒng)的優(yōu)點，是繼變頻調(diào)速系統(tǒng)、無刷直流電動機調(diào)速系統(tǒng)的最新一代無極調(diào)速系統(tǒng)。它的結(jié)構(gòu)簡單堅固，調(diào)速范圍寬，調(diào)速性能優(yōu)異，且在整個調(diào)速范圍內(nèi)都具有較高效率，系統(tǒng)可靠性高。主要由開關(guān)磁阻電機、功率變換器、控制器與位置檢測器四部分組成?？刂破鲀?nèi)包含控制電路與功率變換器，而轉(zhuǎn)子位置檢測器則安裝在電機的一端。

其電機部分由于是運用了磁阻最小原理，故稱為磁阻電動機，又由于線圈電流通斷、磁通狀態(tài)直接受開關(guān)控制，故稱為開關(guān)磁阻電動機。

圖2-2：四相8/6極SR電動機A相電路結(jié)構(gòu)

圖中，﹑是電子開關(guān)，﹑是二極管，是直流電源。電機定子和轉(zhuǎn)子呈凸極形狀，極數(shù)互不相等，轉(zhuǎn)子由疊片構(gòu)成，且?guī)в形恢脵z測器以提供轉(zhuǎn)子位置信號，使定子繞組按一定的順序通斷，維持電動機的連續(xù)運行。電機磁阻隨著轉(zhuǎn)子磁極與定子磁極的中心線對準(zhǔn)或錯開而變化，當(dāng)轉(zhuǎn)子磁極在定子磁極中心線位置時，相繞組電感最大，當(dāng)轉(zhuǎn)子極間中心線對準(zhǔn)定子磁極中心線時，相繞組電感最小。當(dāng)定子D-D′極勵磁時，所產(chǎn)生的磁力則力圖使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)子極軸線1-1′與定子極軸線D-D′重合的位置，并使D相勵磁繞組的電感最大。若以圖中定、轉(zhuǎn)子所處的相對位置作為起始位置，則依次給D→A→B→C相繞組通電，轉(zhuǎn)子即會以逆時針方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)；反之，若依次給B→A→D→C相通電，則電機即會沿著順時針方向旋轉(zhuǎn)?？梢钥闯觯琒R電動機的轉(zhuǎn)向與相繞組的電流方向無關(guān)，而僅取決于相繞組通電的順序。另外，當(dāng)主開關(guān)器件﹑導(dǎo)通時，A相繞組從直流電源吸收電能，而當(dāng)﹑關(guān)斷時，繞組電流經(jīng)續(xù)流二極管﹑繼續(xù)流通，并回饋給電源，因此，SR電機傳動的共性特點是具有能量再生作用，系統(tǒng)效率高。

圖2-3：相電感、轉(zhuǎn)矩隨轉(zhuǎn)子位置的變化圖

由于電動機磁路的非線性，通常SR電動機的轉(zhuǎn)矩應(yīng)根據(jù)磁共能來計算，即：

（2-1）式中——轉(zhuǎn)矩，——磁共能，——轉(zhuǎn)子位置角，——繞組電流

基于圖2-3a的簡化線性模型，式(2-1)可化簡為式(2-2)，即：

（2-2）

通過控制加到SR電動機繞組中電流脈沖的幅值、寬度及其與轉(zhuǎn)子的相對位置，即可控制SR電動機轉(zhuǎn)矩的大小與方向，這正是SR電動機調(diào)速控制的基本原理。

2.5SRD系統(tǒng)功率變換器

功率變換器是SRD系統(tǒng)能量傳輸?shù)年P(guān)鍵部分，是影響系統(tǒng)性能價格比的主要因素，由蓄電池或交流電整流后得到的直流電提供電源，起控制繞組開通與關(guān)斷的作用。由于SR電機繞組電流是單向的，使得功率變換器主電路不僅結(jié)構(gòu)簡單，而且相繞組與主開關(guān)器件是串聯(lián)的，可以避免直通短路危險。但是合理選擇和設(shè)計功率變換器是提高SRD的性能價格比的關(guān)鍵之一，功率變換器主電路形式的選取對SRM的設(shè)計也直接產(chǎn)生影響。SR電機的功率變換器主電路的結(jié)構(gòu)形式與供電電壓、電動機相數(shù)及主開關(guān)器件的種類有關(guān)。

目前，常用的功變換器主電路有許多種，應(yīng)用最普遍的有不對稱半橋電路，雙繞組電路，裂相式電路，電容裂相型電路，H橋型電路等。

（a）不對稱半橋電路（b）雙繞組電路 （c）裂相式電路

圖2.4三種基本的功率變換電路

圖2.4（a）所示的主電路為單電源供電方式，每相有兩個主開關(guān)，工作原理簡單。斬波時可以同時關(guān)斷兩個主開關(guān)，也可只關(guān)斷一個。這種主電路中主開關(guān)承受的額定電壓為U0它可用于任何相數(shù)、任何功率等級的情況下，在高電壓、大功率場合下有明顯的優(yōu)勢，它用于任何相數(shù)，任何功率等級的情況下，在高電壓、大功率場合下有明顯的優(yōu)勢。圖2.4（b）所示的主電路特點是有一個初級繞組W1與一個次級繞組W2完全鍋臺（通常采用雙股并繞）。工作時，電源通過開關(guān)管V向繞組W1供電；V關(guān)斷后，磁場儲能由W2通過續(xù)流二極管VD向電源回饋。V承受的最大工作電壓為2U，考慮到過電壓因素的影響，v的反向阻斷電壓定額通常取4Uo可以看出．這種主電路每相只有一個主開關(guān)，所用開關(guān)器件數(shù)少。其缺點是電機與功率變換器的連線較多，電機的繞組利用率較低。圖2.4（c）所示的主電路為裂相式電路，以對稱電源供電。每相只有一個主開關(guān)，上橋臂從上電源吸收能量，并將剩余的能量回饋到下電源，或從下電源吸取能量，將剩余的能量回饋到上電源。因此，為保證上、下橋電壓的平衡，這種主電路只能使用于偶數(shù)相電機。主開關(guān)正常工作時的最大反向電壓為U。由于每相繞組導(dǎo)通時繞組兩端電壓僅為U/2，要做到SRM出力相當(dāng)，電機繞組的工作電流須為圖2.4（a）所示的主電路時的兩倍。這三種主電路各有優(yōu)、缺點。圖2.4（b）、（c）所示的主電路所需主開關(guān)的數(shù)目少，圖2.4（a）所示的主電路控制起來靈活，流經(jīng)主開關(guān)的電流小，適配電機的范圍大。由于各主電路的主開關(guān)總伏安容量大抵相等，成本相差不大。

2.6SRD系統(tǒng)功率控制器

控制電路是SRD系統(tǒng)的控制核心，與標(biāo)準(zhǔn)的自動控制系統(tǒng)相對應(yīng)，控制電路充當(dāng)比較元件和校正裝置，它根據(jù)輸入（給定轉(zhuǎn)速）的要求，對控制對象SRM的轉(zhuǎn)速進行合理的調(diào)節(jié)，使之與給定轉(zhuǎn)速趨于一致，以達到調(diào)速的目的，是SRD系統(tǒng)的中樞。它主要由單片機和外圍電路組成。單片機根據(jù)反饋的SRM轉(zhuǎn)子位置信號和轉(zhuǎn)速信號，采用一定的控制策略，控制功率電路中功率管的開通與關(guān)斷控制，獲得相應(yīng)的機械特性。控制器是調(diào)速系統(tǒng)的中樞。它綜合處理輸入的速度指令、速度反饋信號及電流傳感器、位置傳感器的反饋信息。由它來控制功率變換器中主開關(guān)器件的工作狀態(tài)。

在SRD系統(tǒng)中，要求控制器具有下述性能：實現(xiàn)電流斬波控制（CCC控制）；實現(xiàn)角度位置控制（APC控制）；實現(xiàn)啟動、制動、停車及四象限運行；速度調(diào)節(jié)。除單片機和外圍電路控制器外還有采用模糊控制理論與PID調(diào)節(jié)器相結(jié)合的控制方法控制開關(guān)磁阻電機驅(qū)動控制系統(tǒng)，以DSP（TMS320LF2407）為核心開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)控制器電路達到了簡化電路結(jié)構(gòu)、提高運行可靠性的目的，基于現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）的模糊控制器,提高整個調(diào)速系統(tǒng)的綜合性能，基于雙DSP的磁浮開關(guān)磁阻電機全數(shù)字控制器，以C8051F120為控制核心的高速開關(guān)磁阻電機數(shù)字控制器等。

2.7SRD系統(tǒng)檢測單元

檢測單元由位置檢測和電流檢測環(huán)節(jié)組成，提供轉(zhuǎn)子的位置信息以決定各項繞組的開通與關(guān)斷，提供電流信息來完成電流斬波控制或采取相應(yīng)的保護措施以防止過電流。

2.7.1位置檢測

位置檢測電路實際上是位置、速度器，負責(zé)給控制電路提供電機轉(zhuǎn)子的位置和轉(zhuǎn)速信息，這信息經(jīng)邏輯處理后形成功率開關(guān)的觸發(fā)信號，所以位置檢測器是開關(guān)磁阻調(diào)速電動機的關(guān)鍵部件和特征部件。位置檢測器通常由齒盤和光電傳感器組成，傳感器可以采用光敏式器件、電磁式器件或磁敏式器件。高精度的位置檢測器采用旋轉(zhuǎn)編碼器，但價格高。

SRD對位置檢測的一般要求是在運行速度范圍內(nèi)能滿足檢測的精度要求；其次要求電路簡單、工作可靠、抗干擾能力強；有的還要求能在惡劣環(huán)境下工作。

開關(guān)磁阻電機的位置檢測環(huán)節(jié)，目前主要分為兩大類，即直接位置檢測和間接位置檢測。直接位置檢測一般是指使用光電式、磁敏式位置傳感器以及接近開關(guān)等器件進行位置檢測；而間接位置是指無位置傳感器檢測方法，比如定子繞阻瞬態(tài)電感信息的波形檢測法、基于狀態(tài)觀測器的無位置傳感器檢測法以及反串線圈檢測法等技術(shù)。

2.7.2電流檢測

SRD驅(qū)動系統(tǒng)無論在高速運行時，還是低速運行都需要對電流進行檢測，電流檢測是電流斬波控制方式的需要，也是過電流保護的需要。在SRD系統(tǒng)中，電流是單向、脈動的，而且波形隨運行方式，運行條件不同而不同，因此，要求電流檢測器的性能要好，快速性好；主電路與控制電路隔離良好，具有一定的抗干擾能力；靈敏度高，檢測頻帶范圍寬；工作范圍大，在工作范圍內(nèi)有良好的線性度。電流檢測可采用電阻取樣隔離法、磁敏電阻法、霍爾元件直接測量法等。

第三章SRD系統(tǒng)的控制策略

SR電動機的控制方式指電機運行時對哪些參數(shù)進行控制及如何進行控制，使電機達到期望的運行狀況(如期望的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)向、轉(zhuǎn)矩等)，并使其保持較高的動態(tài)性能和運行效率。SR電動機的控制方式主要針對以上幾個可控變量來進行控制，一般分為:角度位置控制方式(AngularPositionControl，簡稱APC控制)、電流斬波控制方式(ChoppedCurrentControl，簡稱CCC控制)和電壓PWM控制方式。

3.1角度位置（APC）控制

角度控制就是對決定SR電機性能的兩個主要控制參數(shù)開通角和關(guān)斷角進行最優(yōu)控制。通過改變開通角和關(guān)斷角，可實現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩性質(zhì)、大小和相電流波形的最優(yōu)控制，從而最佳地調(diào)節(jié)SRM的效率、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速以及轉(zhuǎn)向。在假設(shè)轉(zhuǎn)速、母線電壓不變的情況下，固定并調(diào)節(jié)隨著的增加，開通電流時間增加；同理，當(dāng)固定，調(diào)節(jié)，隨著的減小，開通電流時間增加。并且調(diào)節(jié)，相電流的改變更加顯著。

APC控制方式的特點：

首先，電機轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大。假設(shè)定義電流存在區(qū)間占電流周期的比例為電流占空比，則在極端情況下，角度位置控制的電流占空比的變化范圍幾乎從0-100%，電流的大小直接影響著轉(zhuǎn)矩的大小，因此轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)的范圍將很大。其次，電動機在角度位置控制方式下運行效率高。通過角度優(yōu)化，能使電動機在不同負載下保持較高的效率，可實現(xiàn)效率最優(yōu)控制或轉(zhuǎn)矩最優(yōu)控制。

但是，角度位置控制不太適用于低速。因為轉(zhuǎn)速降低時，旋轉(zhuǎn)電動勢減小，使電流峰值增大，必須進行限流，因此角度位置控制一般用于轉(zhuǎn)速較高的應(yīng)用場合。

3.2電流斬波（CCC）控制

電流斬波控制就是保持開通角和關(guān)斷角不變，通過給定的允許電流上限幅值和下限幅值來控制有效電壓的導(dǎo)通時間。開通角位置功率電路開關(guān)器件導(dǎo)通，繞組電流從O開始上升，當(dāng)電流超過指令值達到電流上限值時，開關(guān)器件關(guān)斷切斷繞組電流，繞組承受反壓，電流快速下降。經(jīng)一段時間后，電流低于指令值達到電流下限值時，重新使開關(guān)器件導(dǎo)通，繞組在正向電壓作用下電流又開始回升，不斷重復(fù)這一過程，則形成斬波電流波形，直至關(guān)斷角位置功率開關(guān)器件關(guān)斷，電流衰減至0，SRM進行換向，對換向后的繞組仍然采用電流斬波控制。

CCC控制方式的特點：

電流斬波控制較適用于電動機運行在低速的情況下。電機在低速運行時，繞組中旋轉(zhuǎn)電動勢小，電流增長快。在制動運行時，旋轉(zhuǎn)電動勢的方向與繞組端電壓方向相同，電流比低速運行時增長更快。兩種情況下，采用電流斬波控制方式正好能夠限制電流峰值超過允許值，起到良好有效的保護和調(diào)節(jié)效果。

當(dāng)斬波周期較小，并忽略相導(dǎo)通和相關(guān)斷時電流建立和消失的過程(轉(zhuǎn)速低時近似成立)時，電流波形呈較寬的平頂波，故產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也比較平穩(wěn)，合成轉(zhuǎn)矩脈動明顯比其它控制方式小，因此較適合用于轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)系統(tǒng)。

但是該控制方式在用作調(diào)速系統(tǒng)時抗負載擾動性的動態(tài)響應(yīng)慢是其一弱點，因為提高調(diào)速系統(tǒng)在負載擾動下的快速響應(yīng)，除轉(zhuǎn)速檢測調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)動態(tài)響應(yīng)快外，系統(tǒng)自身的機械特性也十分重要。電流斬波控制方式中，由于電流峰值被限，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速在負載擾動的作用下發(fā)生突變時，電流峰值無法自動適應(yīng)，使之成為特性非常軟的系統(tǒng)，因此，系統(tǒng)在負載擾動下的動態(tài)響應(yīng)十分緩慢。

3.3電壓PWM控制

電壓斬波控制是SRM在低速運行時，利用電壓PWM控制器對繞組采樣電流與指令電流進行跟蹤控制。開通角位置功率電路開關(guān)器件按最大占空比導(dǎo)通，繞組電流從0開始上升，當(dāng)電流超過指令值時，通過PID調(diào)解器或其他控制算法減小開關(guān)器件導(dǎo)通的占空比，使繞組電流減小并接近指令電流；當(dāng)繞組電流小于指令電流時，再增大開關(guān)器件導(dǎo)通的占空比，使繞組電流又開始增長并接近指令電流，以后不斷重復(fù)這一過程，形成電壓斬波控制，直至關(guān)斷角位置功率開關(guān)器件完全關(guān)斷，電流衰減至0，SRM換向，對換向后的繞組仍采用電壓斬波控制。

電壓PWM控制通過調(diào)節(jié)相繞組電壓的平均值，進而能間接地限制和調(diào)節(jié)相電流，因此既能用于高速調(diào)速系統(tǒng)，又能用于低速調(diào)速系統(tǒng)。電壓PWM控制法雖然簡單，迫調(diào)速范圍較小。其它特點則與電流斬波控制方式相反，它適合于轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)，抗負載擾動的動態(tài)響應(yīng)快，缺點是低速運行時轉(zhuǎn)矩脈動較大。

3.4小結(jié)

由上所述，開關(guān)磁組電動機調(diào)速系統(tǒng)可采用多種控制方式，不同方式對應(yīng)的電動機特性差異很大，因此選擇適當(dāng)?shù)目刂品绞绞窍到y(tǒng)設(shè)計者的重要任務(wù)。由于一般要求電動機轉(zhuǎn)速范圍較寬，負載轉(zhuǎn)矩適用范圍也較寬，為了使電動機在各種不同工作條件下均有較好的性能指標(biāo)，一般可選用幾種控制方式的組合。

（1）高速角度控制、低速電流斬波控制

高速時采用角度控制，低速時采用電流斬波控制有利發(fā)揮三者的長處，克服二者的短處，能在較寬調(diào)速范圍內(nèi)使電動機有較好的特性和力能指標(biāo)。這種控制方法在國內(nèi)外產(chǎn)品較普遍采用。

這種控制方法的缺點在中速較突出，因為此時對兩種控制方式均較困難。若采用角度控制則電流脈沖窄而尖，轉(zhuǎn)矩脈動大，電流峰值也大。若采用電流斬波控制，則在后續(xù)流過程較長，影響出力與效率。其解決辦法是在低速電流斬波控制時結(jié)合角度控制，當(dāng)轉(zhuǎn)速提高時，使適當(dāng)提前。

（2）變角度電壓斬波控制

這種控制方法的要點是靠電壓斬波調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，并使和隨轉(zhuǎn)速改變。由于電動機工作時，希望盡量將繞組電流波形置于電感上升段。考慮到電流的建立過程和續(xù)流消失過程需一定時間，電流波形總比通電區(qū)間-有所滯后。當(dāng)轉(zhuǎn)速越高時，由于通電區(qū)間對應(yīng)的時間越短，電流波形滯后的就越多。因此要求通電區(qū)間提前的角度應(yīng)越多。此種工作方式轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)范圍大，高速低速均有較好的電動機性能，且不存在兩種不同控制方式互相轉(zhuǎn)換的問題，因此在近年一些國內(nèi)外產(chǎn)品采用。其缺點是控制方式的實現(xiàn)稍顯復(fù)雜，同時要求功率開關(guān)的工作頻率較高，否則斬波噪聲比較大。

第四章開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模與仿真

4.1開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模

4.1.1SR電機的方程

建立SR電動機數(shù)學(xué)模型時，為了簡化分析，特作如下假設(shè)：

(1)忽略鐵心的磁滯和渦流效應(yīng)，且不計磁場邊緣效應(yīng)；

(2)在一個電流脈沖周期，轉(zhuǎn)速恒定不變；

(3)主電路供給電源的直流電壓恒定不變。

在建立各項方程前，設(shè)相SR電機各相結(jié)構(gòu)和參數(shù)一樣，且第相的磁鏈為、電壓為、電阻為、電感為、電流為、轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)子位置角為，電機的實時轉(zhuǎn)速為。

下面分別針對這種“理想”的機電系統(tǒng)建立磁鏈方程、電壓方程和機械聯(lián)系方程。

1.磁鏈方程

一般來說，SR電動機的各相繞組磁鏈為該相電流與自感、其余各相電流以及轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù)，即：

（4-1）

由于SR電動機各相之間的互感相對自感來說甚小，為了便于計算，一般忽略相間互感，因此，磁鏈方程也可簡寫成該相電流和電感的乘積，即：

（4-2）

其中，每相的電感是相電流和轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù)，它隨著轉(zhuǎn)子角位置而變化，這正是SR電動機的特點。

2.電壓方程

由基爾霍夫定律可列寫出第相回路電壓平衡方程。施加在各定子繞組端的電壓等于電阻壓降和因磁鏈變化而產(chǎn)生的感應(yīng)電勢作用之和，故第k相繞組電壓方程：

（4-3）

將2-2代入上式可得：

（4-4）

3.機械方程

按照力學(xué)定律可得出在電動機電磁轉(zhuǎn)矩和負載轉(zhuǎn)矩作用下的轉(zhuǎn)子機械運動方程：

（4-5）

4.1.2SR電機系統(tǒng)的線性分析

電感與轉(zhuǎn)子位置角的關(guān)系分析

圖4-1電感與轉(zhuǎn)子位置角的關(guān)系

由圖，可以得到“理想化”的線性SR電動機電感的分段線性方程，其繞組電感與轉(zhuǎn)子位置角的關(guān)系如下：

=（4-6）

其中

繞組電流分析

SR電動機各相繞組通過功率電路供電，當(dāng)功率電路的開關(guān)器件導(dǎo)通時，繞組電壓為電源電壓。假設(shè)繞組電感僅是轉(zhuǎn)子位置的線性函數(shù)，且在式(4-3)中，繞組的電阻壓降和相比起來很小，可以忽略掉，故(4-3)式可化簡成：

（4-7）又，故有

（4-8）方程的兩邊同乘繞組電流，可得功率平衡方程：

.（4-9）

由于繞組電感的表達式(4-6)是分段線性解析式，故需分段給出初始條件求解關(guān)于繞組電流的微分方程式。

（1）如圖4-1所示，在到區(qū)域，，將作為初值條件結(jié)合式（4-8）解得：

（4-10）

分析式(4-10)可知，若減小，則電流幅值會相應(yīng)的增加。因此通過合理選擇繞組開通角，即可使相電流在進入有效工作區(qū)域前達到一定的數(shù)值，以保證在電感上升段產(chǎn)生足夠大的電動轉(zhuǎn)矩。

（2）在到關(guān)斷角區(qū)段，，將(4-10)所推出的結(jié)果作為該區(qū)段的初值條件，結(jié)合式(4-8)解得：

（4-11）

對應(yīng)的電流變化率為：

（4-12）

（3）在到區(qū)域，，繞組處于續(xù)流狀態(tài)，相電流在反向及旋轉(zhuǎn)電動勢的作用下以較快的速率下降。類似可得到電流表達式為：(4-13)

（4）在到區(qū)域，，繞組電流為：

(4-14)電流變化率為：

(4-15)

（5）在到區(qū)段，，同理易得繞組電流表達式為：

(4-16)

顯然，當(dāng)時，相電流己衰減至零。

這些分段電流函數(shù)可以用下面的通式統(tǒng)一描述，即：

(4-17)

電磁轉(zhuǎn)矩的分析

（4-18）

分析此式可知：

(1)SR電動機的轉(zhuǎn)矩方向不受電流方向的影響，僅取決于電感隨轉(zhuǎn)角的變化。只要在電感曲線的上升段通入繞組電流就會產(chǎn)生正向電磁轉(zhuǎn)矩，而在電感曲線的下降段通入繞組電流則會產(chǎn)生反向的電磁轉(zhuǎn)矩。

(2)電動機的電磁轉(zhuǎn)矩是由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時氣隙磁導(dǎo)變化產(chǎn)生的，當(dāng)磁導(dǎo)對轉(zhuǎn)角的變化率越大時，轉(zhuǎn)矩也越大。

(3)電磁轉(zhuǎn)矩的大小同繞組電流的平方成正比，即使考慮到電流增大后鐵芯飽和的影響，轉(zhuǎn)矩不再與電流平方成正比，但仍隨電流的增大而增大，因此可以通過增大電流有效地增大轉(zhuǎn)矩。

轉(zhuǎn)速的分析

將上面得到的式(4-17)表示的繞組電流代入式(4-18)中，得到：

（4-19）

由此進一步得到：

（4-20）

其中。

4.1.3SR電機系統(tǒng)的非線性分析

SR電機運行的理論與任何電磁式機電裝置運行理論一樣，也可以認為是由電端口和機械端口組成的多端口裝置。當(dāng)不計磁滯、禍流，但考慮繞組間互感時，SR電機的方程可由下式表示：

（4-21）

（4-22）

（4-23）

（4-24）

（4-25）

式中：—k相繞組電壓—k相繞組電阻—k相繞組電流

—k相繞組磁鏈—轉(zhuǎn)子位置角—角速度—相繞組電磁轉(zhuǎn)矩

—SR電機電磁轉(zhuǎn)矩—SR電機相數(shù)—負載轉(zhuǎn)矩

—粘性摩擦系數(shù)—SR電機的轉(zhuǎn)子及負載的轉(zhuǎn)動慣量

式(4-21)為電機相繞組的電壓平衡方程，式(4-22)為電機相繞組的電磁轉(zhuǎn)矩方程，式(4-23)為電機的合成電磁轉(zhuǎn)矩方程，式（4-24)為電機電磁轉(zhuǎn)矩與負載轉(zhuǎn)矩平衡方程，式(4-25)為電機的轉(zhuǎn)速方程。

是各相繞組電流和轉(zhuǎn)子位置角的函數(shù)，即：

（4-26）

電機的磁鏈可用各相電感和電流的乘積表示：

（4-27）其中，表示第k相自感，表示各相與第k相間的互感。

考慮互感影響時，可得：

（4-28）

由式（4-28)可見，由于考慮了各相繞組間的互感，電機的電壓平衡方程變得相當(dāng)復(fù)雜。當(dāng)忽略相間互感的影響時，既是相電流與轉(zhuǎn)子位置角度的函數(shù)，又是相繞組電感與的函數(shù)：

（4-29）

將式(4-28)代入式(4-21)得下式：

（4-30）

根據(jù)機電能量轉(zhuǎn)換的基本原理，電機任一相的瞬時電磁轉(zhuǎn)矩可以按下式求出：

（4-31）

式中：為繞組的貯能；

為繞組的磁共能，即為禍合磁場在轉(zhuǎn)子位置增量內(nèi)的磁共能增量。

于是有：

（4-32）可以得到用狀態(tài)方程表示的SR電機的數(shù)學(xué)模型；

（4-33）

式中：，其中、、、為各相繞組電磁轉(zhuǎn)矩。各相非線性電感的表示式為：

（4-34）

非線性電磁轉(zhuǎn)矩為：

（4-35）式中：

0

。該模型相對比較簡單，可在實際中用于研究電機的動態(tài)性能。

4.2開關(guān)磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的仿真

4.2.1SR電機模型

4.2.2A相繞組的仿真模型

4.2.3SRD系統(tǒng)模型

4.2.4電流控制器模型

4.2.5角度控制模型

4.2.6仿真結(jié)果與分析

基于以上建立的SRD系統(tǒng)的仿真模型，SR電機的參數(shù)取,,，,,，。對電機的不同轉(zhuǎn)速時的電流和合成轉(zhuǎn)矩進行了仿真。圖4-2給出了A相電壓的波形。圖4-3給出了轉(zhuǎn)矩仿真波形，由波形可以看出，在激勵相同時，負載越大，電機從啟動到穩(wěn)態(tài)運行時轉(zhuǎn)矩波動越大。而相同負載，激勵越大，轉(zhuǎn)矩的波動也越大。圖4-4給出了轉(zhuǎn)速的波形。

圖4-2A相電壓仿真波形

圖4-3負載轉(zhuǎn)矩仿真波形

圖4-4轉(zhuǎn)速仿真波形

圖4-5為電流仿真波形，其中，，。

圖4-5電流仿真波形

總結(jié)

本文主要針對開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)（SRD）的基本結(jié)構(gòu)及控制策略做了簡要的分析及研究，針對當(dāng)前最簡單的四相8/6極SR電動機的基本工作原理及理想方程做了一定的分析。在控制策略上選擇當(dāng)前主要的高速角度控制、低速電流斬波的控制方式。

根據(jù)開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)（SRD）的基本原理和SR電動機理想方程進一步的的出其線性與非線性方程，最后得出非線性情況下開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的狀態(tài)方程，為系統(tǒng)仿真打下理論基礎(chǔ)。

最后運用MATLAB仿真軟件對開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)進行仿真，得出了較好的相電壓仿真波形，負載轉(zhuǎn)矩仿真波形，轉(zhuǎn)速仿真波形和電流仿真波形。全面了解了開關(guān)磁阻電動機調(diào)速系統(tǒng)的工作性質(zhì)。

通過這次系統(tǒng)建模與信號處理的課程設(shè)計了解了建立一個系統(tǒng)模型的步驟，即先要對該系統(tǒng)的工作方式進行研究，推出系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方程，即把系統(tǒng)的物理模式轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)方程，分析系統(tǒng)的控制策略，再利用相關(guān)的仿真軟件對系統(tǒng)進行仿真以得出系統(tǒng)的工作結(jié)果并分析這一整套的系統(tǒng)建模理論。通過這門課程的學(xué)習(xí)相信對于我們?nèi)蘸蟮难芯抗ぷ鲿泻艽蟮膸椭?/p>

最后感謝潘洪亮老師對于我們的專業(yè)指導(dǎo)，讓我們學(xué)習(xí)了很多知識。師恩重于山，在此，對潘老師獻上誠摯的祝福和由衷的感謝。附錄資料：不需要的可以自行刪除

C語言編程規(guī)范(僅供參考)

1.基本要求

1.1程序結(jié)構(gòu)清析，簡單易懂，單個函數(shù)的程序行數(shù)不得超過100行。

1.2打算干什么，要簡單，直接了當(dāng)，代碼精簡，避免垃圾程序。

1.3盡量使用標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)和公共函數(shù)。

1.4不要隨意定義全局變量，盡量使用局部變量。

1.5使用括號以避免二義性。

2.可讀性要求

2.1可讀性第一，效率第二。

2.2保持注釋與代碼完全一致。

2.3每個源程序文件，都有文件頭說明，說明規(guī)格見規(guī)范。

2.4每個函數(shù)，都有函數(shù)頭說明，說明規(guī)格見規(guī)范。

2.5主要變量（結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、類或?qū)ο螅┒x或引用時，注釋能反映其含義。

2.7常量定義（DEFINE）有相應(yīng)說明。

2.8處理過程的每個階段都有相關(guān)注釋說明。

2.9在典型算法前都有注釋。

2.10利用縮進來顯示程序的邏輯結(jié)構(gòu)，縮進量一致并以Tab鍵為單位，定義Tab為6個

字節(jié)。

2.11循環(huán)、分支層次不要超過五層。

2.12注釋可以與語句在同一行，也可以在上行。

2.13空行和空白字符也是一種特殊注釋。

2.14一目了然的語句不加注釋。

2.15注釋的作用范圍可以為：定義、引用、條件分支以及一段代碼。

2.16注釋行數(shù)（不包括程序頭和函數(shù)頭說明部份）應(yīng)占總行數(shù)的1/5到1/3。

3.結(jié)構(gòu)化要求

3.1禁止出現(xiàn)兩條等價的支路。

3.2禁止GOTO語句。

3.3用IF語句來強調(diào)只執(zhí)行兩組語句中的一組。禁止ELSEGOTO和ELSERETURN。

3.4用CASE實現(xiàn)多路分支。

3.5避免從循環(huán)引出多個出口。

3.6函數(shù)只有一個出口。

3.7不使用條件賦值語句。

3.8避免不必要的分支。

3.9不要輕易用條件分支去替換邏輯表達式。

4.正確性與容錯性要求

4.1程序首先是正確，其次是優(yōu)美

4.2無法證明你的程序沒有錯誤，因此在編寫完一段程序后，應(yīng)先回頭檢查。

4.3改一個錯誤時可能產(chǎn)生新的錯誤，因此在修改前首先考慮對其它程序的影響。

4.4所有變量在調(diào)用前必須被初始化。

4.5對所有的用戶輸入，必須進行合法性檢查。

4.6不要比較浮點數(shù)的相等，

如：10.0*0.1==1.0，不可靠

4.7程序與環(huán)境或狀態(tài)發(fā)生關(guān)系時，必須主動去處理發(fā)生的意外事件，如文件能否

邏輯鎖定、打印機是否聯(lián)機等。

4.8單元測試也是編程的一部份，提交聯(lián)調(diào)測試的程序必須通過單元測試。

5.可重用性要求

5.1重復(fù)使用的完成相對獨立功能的算法或代碼應(yīng)抽象為公共控件或類。

5.2公共控件或類應(yīng)考慮OO思想，減少外界聯(lián)系，考慮獨立性或封裝性。

5.3公共控件或類應(yīng)建立使用模板。

附：C＋＋編程規(guī)范,delphi作相應(yīng)的參考

1適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)適用于利用VisulC++,BorlandC++進行軟件程序開發(fā)的人員.。

.2變量命名

命名必須具有一定的實際意義,形式為xAbcFgh,x由變量類型確定,Abc、Fgh表示連續(xù)意

義字符串,如果連續(xù)意義字符串僅兩個,可都大寫.如OK.

具體例程:

BOOL類型bEnable;

ch*charchText

c*類對象cMain（對象實例）

h*Handle（句柄）hWnd

i*int

n*無符號整型

p*指針

sz,str*字符串

wWORD

x,y坐標(biāo)

Char或者TCHAR類型與WindowsAPI有直接聯(lián)系的用szAppName[10]形式否則用

FileName[10]形式,單個字符也可用小寫字母表示;

Int類型nCmdShow;

LONG類型lParam;

UINT類型uNotify;

DWORD類型dwStart;

PSTR類型pszTip;

LPSTR類型lpCmdLine

LPTSTR類型lpszClassName;

LPVOID類型lpReserved

WPARAM類型wParam,

LPARAM類型lParam

HWND類型hDlg;

HDC類型hDC;

HINSTANCE類型hInstance

HANDLE類型hInstance,

HICON類型hIcon;

intiTmp

floatfTmp

DWORDdw*

String,AnsiStringstr*

m_類成員變量m_nVal,m_bFlag

g_全局變量g_nMsg,g_bFlag

局部變量中可采用如下幾個通用變量：nTemp，nResult，I，J（一般用于循環(huán)變量）。

其他資源句柄同上

.3常量命名和宏定義

常量和宏定義必須具有一定的實際意義;

常量和宏定義在#include和函數(shù)定義之間;

常量和宏定義必須全部以大寫字母來撰寫,中間可根據(jù)意義的連續(xù)性用下劃線連接,每一

條定義的右側(cè)必須有一簡單的注釋,說明其作用;

資源名字定義格式:

菜單:IDM_XX或者CM_XX

位圖:IDB_XX

對話框:IDD_XX

字符串:IDS_XX

DLGINIT:DIALOG_XX

ICON:IDR_XX

.4函數(shù)命名

函數(shù)原型說明包括引用外來函數(shù)及內(nèi)部函數(shù)，外部引用必須在右側(cè)注明函數(shù)來源：模

塊名及文件名,如是內(nèi)部函數(shù)，只要注釋其定義文件名;

第一個字母必須使用大寫字母,要求用大小寫字母組合規(guī)范函數(shù)命名,必要時可用下劃線

間隔,示例如下：

voidUpdateDB_Tfgd(TRACK_NAME);file://ModuleName:r01/sdw.c

voidPrintTrackData(TRACK_NAME);file://ModuleName:r04/tern.c

voidImportantPoint(void);file://ModuleName:r01/sdw.c

voidShowChar(int,int,chtype);file://LocalModule

voidScrollUp_V(int,int);file://LocalModule

.5結(jié)構(gòu)體命名

結(jié)構(gòu)體類型命名必須全部用大寫字母,原則上前面以下劃線開始;結(jié)構(gòu)體變量命名必須用

大小寫字母組合，第一個字母必須使用大寫字母,必要時可用下劃線間隔。對于私有數(shù)

據(jù)區(qū)，必須注明其所屬的進程。全局數(shù)據(jù)定義只需注意其用途。

示例如下：

typedefstruct

{

charszProductName[20];

charszAuthor[20];

charszReleaseDate[16];

charszVersion[10];

unsignedlongMaxTables;

unsignedlongUsedTables;

}DBS_DATABASE;

DBS_DATABASEGdataBase;

6控件的命名：

用小寫前綴表示類別

用小寫前綴表示類別：

fm窗口

cmd按鈕

cobcombo，下拉式列表框

txt文本輸入框

lablabal，標(biāo)簽

imgimage，圖象

picpicture

grdGrid，網(wǎng)格

scr滾動條

lst列表框

frmfram

7注釋

原則上注釋要求使用中文;

文件開始注釋內(nèi)容包括:公司名稱、版權(quán)、作者名稱、時間、模塊用途、背景介紹等,復(fù)

雜的算法需要加上流程說明;

函數(shù)注釋包括:輸入、輸出、函數(shù)描述、流程處理、全局變量、調(diào)用樣例等,復(fù)雜的函數(shù)

需要加上變量用途說明;

程序中注釋包括:修改時間和作者、方便理解的注釋等;

引用一:文件開頭的注釋模板

/******************************************************************

**文件名:

**Copyright(c)1998-1999*********公司技術(shù)開發(fā)部

**創(chuàng)建人:

**日期:

**修改人:

**日期:

**描述:

**

**版本:

**

******************************************************************/

引用二:函數(shù)開頭的注釋模板

/*****************************************************************

**函數(shù)名:

**輸入:a,b,c

**a

**b

**c

**輸出:x

**x為1,表示...

**x為0,表示...

**功能描述:

**全局變量:

**調(diào)用模塊:

**作者:

**日期:

**修改:

**日期:

**版本

****************************************************************/

引用三:程序中的注釋模板

/**/

/*注釋內(nèi)容*/

/**/

8程序

a.程序編碼力求簡潔，結(jié)構(gòu)清晰，避免太多的分支結(jié)構(gòu)及太過于技巧性的程序，

盡量不采用遞歸模式。

b.編寫程序時，亦必須想好測試的方法，換句話說，”單元測試”的測試方案應(yīng)

在程序編寫時一并擬好。

c.注釋一定要與程序一致。

d.版本封存以后的修改一定要將老語句用/**/封閉，不能自行刪除或修改,并要

在文件及函數(shù)的修改記錄中加以記錄。

e.程序中每個block的開頭”{"及"}”必須對齊，嵌套的block每進一套，

縮進一個tab，TAB為4個空格,block類型包括if、for、while、do等關(guān)鍵字引出的。

f.對于比較大的函數(shù)，每個block和特殊的函數(shù)調(diào)用，都必須注明其功能，舉例如下

：

count.divisor=1193280/freq;//computethepropercount

OutByte((unsignedshort)67,(unsignedchar)182);//tell8253thata

countiscoming

OutByte((unsignedshort)66,count.c[0]);//sendlow-orderbyte

OutByte((unsignedshort)66,count.c[1]);//sendhigh-orderbyte

×××××××××××××××××××××××××××××××××××××××

bcb，delphi中的變量命名：

遵循匈牙利命名法，命

名必須有意義，制定如下規(guī)定

窗體：以大寫的W開始，如About版權(quán)窗體，命名為WAbout

文件：以大寫的F開始，如About版權(quán)窗體，文件命名為FAbout.cpp

按鈕(Button)：如退出按鈕，命名為btnExit

……

基類：加base標(biāo)記，如報表基類,窗體命名為：WBaseRep,文件命名為FBaseRep.cpp

轉(zhuǎn)貼

>1.在.h/.cpp的開頭應(yīng)有一段格式統(tǒng)一的說明，內(nèi)容包括：

>a.文件名(FileName)；

>b.創(chuàng)建人(Creater)；

>c.文件創(chuàng)建時間(Date)；

>d.簡短說明文件功能、用途(Comment)。

好習(xí)慣

>2.除非極其簡單，否則對函數(shù)應(yīng)有注釋說明。內(nèi)容包括：功能、入口/出口參數(shù)，必

要

>時還可有備注或補充說明。

還是好習(xí)慣

>3.每列代碼的長度推薦為80列，最長不得超過120列；折行以對齊為準(zhǔn)。

太寬了，我的限制是60列，因為文本方式下屏幕一共80列，如果你用BC這一類的編輯

器，窗口邊框等又要占據(jù)一定空間，所以80列太寬

>4.循環(huán)、分支代碼，判斷條件與執(zhí)行代碼不得在同一行上。

很對

>5.指針的定義，*號既可以緊接類型，也可以在變量名之前。

>

>例：可寫做：int*pnsize;

>

>也可寫做：int*pnsize;

>

>但不得寫做：int*pnsize;

建議采用第二種，除非附加另外一條規(guī)定：一次只聲明一個變量，否則就會讓人混淆，

比如：

int*a,b;

看起來b好像也是個指針，其實不是。

>6.在類的成員函數(shù)內(nèi)調(diào)用非成員函數(shù)時，在非成員函數(shù)名前必須加上"::"。

這一條我倒覺得并不是必需的，我的看法是決不要讓你的類成員函數(shù)和全局函數(shù)的名稱

相同（或類似）

>7.函數(shù)入口參數(shù)有缺省值時，應(yīng)注釋說明。

>

>例：BOOLCWpsDib::PaintDIB(CDC*pDC,CRect&rc,

>intnBrightness,file://*=0*//

>BOOLbGrayScalefile://*=FALSE*//)

每個變量寫一行，必要時加上/*in,out*/注釋

>8.elseif必須寫在一行。

應(yīng)該盡量避免elseif這樣的結(jié)構(gòu)

>9.與‘{’、‘}’有關(guān)的各項規(guī)定：

>

>9.1‘{’、‘}’應(yīng)獨占一行。在該行內(nèi)可有注釋。

>9.2‘{’必須另起一行，‘{’之后的代碼必須縮進一個Tab。‘{’與‘}’必須在

同

>一列上。

>9.3在循環(huán)、分支之后若只有一行代碼，雖然可省略‘{’、‘}’，但不推薦這么

>做。若省略后可能引起歧義，則必須加上‘{’、‘}’。

持保留意見，因為GNU的代碼規(guī)范是這樣的：

if(NULL==ptr)

{

//dosomethinghere

}

或者

if(NULL==ptr){

//dosomethinghere

}

爭論哪個更好并沒有意義，關(guān)鍵是統(tǒng)一，如果用VC當(dāng)然你的辦法最方便，可是如果你用

emacs或者vi，就不是這樣了。

>10.與空格有關(guān)的各項規(guī)定。

>

>10.1在所有兩目、三目運算符的兩邊都必須有空格。在單目運算符兩端不必空格。

但

>在‘—>’、‘::’、‘.’、‘[’、‘]’等運算符前后，及‘&’（取地址）、‘*

>’（取值）等運算符之后不得有空格。

>10.2for、while、if等關(guān)鍵詞之后應(yīng)有1個空格，再接‘(’，之后無空格；在結(jié)

尾

>的‘)’前不得有空格。

我認為在括號兩端加空格并不是什么錯誤，尤其是在一個條件十分復(fù)雜的if語句里

>10.3調(diào)用函數(shù)、宏時，‘(’、‘)’前后不得有空格。

>10.4類型強制轉(zhuǎn)換時，‘(’‘)’前后不得有空格

同上

>11.與縮進有關(guān)的各項規(guī)定

>

>11.1縮進以Tab為單位。1個Tab為4個空格

我認為這個值應(yīng)該更大，我自己使用8個空格，如果你的代碼因為縮進幅度太大而導(dǎo)致

折行，那么幾乎可以肯定你的程序設(shè)計方案有問題。

>11.2下列情況，代碼縮進一個Tab:

>1.函數(shù)體相對函數(shù)名及'{'、'}'。

>2.if、else、for、while、do等之后的代碼。

>3.一行之內(nèi)寫不下，折行之后的代碼，應(yīng)在合理的位置進行折行。若有+-*/等

運

>算符，則運算符應(yīng)在上一行末尾，而不應(yīng)在下一行的行首。

這一條我反對，運算符應(yīng)該放在下一行行首，以使人能清楚的知道這一行是續(xù)上一行

的，比如

if(something

&&somethingelse

&&otherthings)

如果寫做

if(something&&

somethingelse&&

otherthings)

反而看不清楚

>11.3下列情況，不必縮進：switch之后的case、default。

編程規(guī)范與范例

目錄

1排版6

2注釋11

3標(biāo)識符命名18

4可讀性20

5變量、結(jié)構(gòu)22

6函數(shù)、過程28

7可測性36

8程序效率40

9質(zhì)量保證44

10代碼編輯、編譯、審查50

11代碼測試、維護52

12宏53

1排版

1-1：程序塊要采用縮進風(fēng)格編寫，縮進的空格數(shù)為4個。

說明：對于由開發(fā)工具自動生成的代碼可以有不一致。

1-2：相對獨立的程序塊之間、變量說明之后必須加空行。

示例：如下例子不符合規(guī)范。

if(!valid_ni(ni))

{

...//programcode

}

repssn_ind=ssn_data[index].repssn_index;

repssn_ni=ssn_data[index].ni;

應(yīng)如下書寫

if(!valid_ni(ni))

{

...//programcode

}

repssn_ind=ssn_data[index].repssn_index;

repssn_ni=ssn_data[index].ni;

1-3：較長的語句（>80字符）要分成多行書寫，長表達式要在低優(yōu)先級操作符處劃分新行，操作符放在新行之首，劃分出的新行要進行適當(dāng)?shù)目s進，使排版整齊，語句可讀。

示例：

perm_count_msg.head.len=NO7_TO_STAT_PERM_COUNT_LEN

+STAT_SIZE_PER_FRAM*sizeof(_UL);

act_task_table[frame_id*STAT_TASK_CHECK_NUMBER+index].occupied

=stat_poi[index].occupied;

act_task_table[taskno].duration_true_or_false

=SYS_get_sccp_statistic_state(stat_item);

report_or_not_flag=((taskno<MAX_ACT_TASK_NUMBER)

&&(n7stat_stat_item_valid(stat_item))

&&(act_task_table[taskno].result_data!=0));

1-4：循環(huán)、判斷等語句中若有較長的表達式或語句，則要進行適應(yīng)的劃分，長表達式要在低優(yōu)先級操作符處劃分新行，操作符放在新行之首。

示例：

if((taskno<max_act_task_number)

&&(n7stat_stat_item_valid(stat_item)))

{

...//programcode

}

for(i=0,j=0;(i<BufferKeyword[word_index].word_length)

&&(j<NewKeyword.word_length);i++,j++)

{

...//programcode

}

for(i=0,j=0;

(i<first_word_length)&&(j<second_word_length);

i++,j++)

{

...//programcode

}

¹1-5：若函數(shù)或過程中的參數(shù)較長，則要進行適當(dāng)?shù)膭澐帧?/p>

示例：

n7stat_str_compare((BYTE*)&stat_object,

(BYTE*)&(act_task_table[taskno].stat_object),

sizeof(_STAT_OBJECT));

n7stat_flash_act_duration(stat_item,frame_id*STAT_TASK_CHECK_NUMBER

+index,stat_object);

¹1-6：不允許把多個短語句寫在一行中，即一行只寫一條語句。

示例：如下例子不符合規(guī)范。

rect.length=0;rect.width=0;

應(yīng)如下書寫

rect.length=0;

rect.width=0;

1-7：if、for、do、while、case、switch、default等語句自占一行，且if、for、do、while等語句的執(zhí)行語句部分無論多少都要加括號{}。

示例：如下例子不符合規(guī)范。

if(pUserCR==NULL)return;

應(yīng)如下書寫：

if(pUserCR==NULL)

{

return;

}

1-8：對齊只使用空格鍵，不使用TAB鍵。

說明：以免用不同的編輯器閱讀程序時，因TAB鍵所設(shè)置的空格數(shù)目不同而造成程序布局不整齊，不要使用BC作為編輯器合版本，因為BC會自動將8個空格變?yōu)橐粋€TAB鍵，因此使用BC合入的版本大多會將縮進變亂。

1-9：函數(shù)或過程的開始、結(jié)構(gòu)的定義及循環(huán)、判斷等語句中的代碼都要采用縮進風(fēng)格，case語句下的情況處理語句也要遵從語句縮進要求。

1-10：程序塊的分界符（如C/C++語言的大括號‘{’和‘}’）應(yīng)各獨占一行并且位于同一列，同時與引用它們的語句左對齊。在函數(shù)體的開始、類的定義、結(jié)構(gòu)的定義、枚舉的定義以及if、for、do、while、switch、case語句中的程序都要采用如上的縮進方式。

示例：如下例子不符合規(guī)范。

for(...){

...//programcode

}

if(...)

{

...//programcode

}

voidexample_fun(void)

{

...//programcode

}

應(yīng)如下書寫。

for(...)

{

...//programcode

}

if(...)

{

...//programcode

}

voidexample_fun(void)

{

...//programcode

}

1-11：在兩個以上的關(guān)鍵字、變量、常量進行對等操作時，它們之間的操作符之前、之后或者前后要加空格；進行非對等操作時，如果是關(guān)系密切的立即操作符（如－>），后不應(yīng)加空格。

說明：采用這種松散方式編寫代碼的目的是使代碼更加清晰。

由于留空格所產(chǎn)生的清晰性是相對的，所以，在已經(jīng)非常清晰的語句中沒有必要再留空格，如果語句已足夠清晰則括號內(nèi)側(cè)(即左括號后面和右括號前面)不需要加空格，多重括號間不必加空格，因為在C/C++語言中括號已經(jīng)是最清晰的標(biāo)志了。

在長語句中，如果需要加的空格非常多，那么應(yīng)該保持整體清晰，而在局部不加空格。給操作符留空格時不要連續(xù)留兩個以上空格。

示例：

(1)逗號、分號只在后面加空格。

inta,b,c;

(2)比較操作符,賦值操作符"="、"+="，算術(shù)操作符"+"、"%"，邏輯操作符"&&"、"&"，位域操作符"<<"、"^"等雙目操作符的前后加空格。

if(current_time>=MAX_TIME_VALUE)

a=b+c;

a*=2;

a=b^2;

(3)"!"、"~"、"++"、"--"、"&"（地址運算符）等單目操作符前后不加空格。

*p='a';//內(nèi)容操作"*"與內(nèi)容之間

flag=!isEmpty;//非操作"!"與內(nèi)容之間

p=&mem;//地址操作"&"與內(nèi)容之間

i++;//"++","--"與內(nèi)容之間

(4)"->"、"."前后不加空格。

p->id=pid;//