【正文】 學校代碼：11517 學 號： HENAN INSTITUTE OF ENGINEERING 畢業(yè)設計 題 目 他勵直流電動機仿真特性研究 專業(yè)班級 機械設計制造及其自動化 目 錄 摘 要 IABSTRACT II1 緒論 1 引言 1 選題背景與目的 1 本文的結構內容 22 他勵直流電動機 3 直流電動機概述 3 直流電動機的基本方程 4 他勵直流電動機的原理 6 他勵直流電動機功率方程 63 MATLAB 7 MATLAB背景和基本知識 7 MATLAB背景 7 MATLAB基本知識 7 Simulink 概述 9 簡述 Simulink 和 MATLAB集成 9 仿真和分析 104 直流電動機工作特性實驗 11 實驗目的 11 11 實驗內容 11 注意事項 13 實驗報告 135 他勵直流電動機工作特性仿真 15 他勵直流電動機自激的仿真 15 他勵直流電動機的自勵過程 15 建立數學模型 17 MATLAB程序設計 18 仿真結果 21 建立SIMULINK仿真模型 22 仿真結果 25 26 26 建立數學模型 26 MATLAB程序設計 27 仿真結果 29 30 30 MATLAB程序設計 30 仿真結果 326 電站自并勵同步發(fā)電機的起勵仿真研究 33 摘要 33 研究意義 33 33 34 34 36結 論 38致 謝 39參考文獻 40XLII他勵直流電動機特性仿真他勵直流電動機特性仿真摘 要本文首先詳細介紹了直流電動機的原理以及他勵直流電動機的工作特性，在進行他勵直流電動機特性實驗之后運用MATLAB來仿真他勵直流電動機的特性。兩者對比得出實驗與仿真結果相符。利用MATLAB/SIMULINK進行仿真過程中包括：他勵直流電動機電樞串電阻啟動過程的仿真、他勵直流電動機突然短路的仿真、直流電動機的轉矩特性的仿真和直流電動機機械特性的仿真。論文分六大部分，第一部分是對電機的應用發(fā)展做了相關的描述。第二是對直流電動機的結構和原理做了詳細的介紹，通過對他勵直流電動機結構的了解，為進行他勵直流電動機特性仿真做了基礎。第三，對MATLAB仿真軟件的發(fā)展史、基礎知識等做了相關介紹，尤其對SimPowerSystems做詳細闡述，在Simulink的仿真中，主要是運用到SimPowerSystems里的相關模塊。第四，在老師的指導下做他勵直流電動機特性實驗，得出實驗數據。第五，利用MATLAB編程及MATLAB中的SIMULINK模塊對他勵直流電動機特性進行仿真并調試得出最佳仿真結果。關鍵詞: 直流電動機/啟動/短路/轉矩特性/機械特性/MATLAB Simulation Study on characteristics of separately excited DC motorABSTRACTThis paper introduces in the principle of DC generator and excitation DC generator operating characteristics, in Shunt DC generator characteristic test after using MATLAB to analyze the characteristic of Shunt DC generator. The contrast between the two that the experiment and simulation results. The use of MATLAB/SIMULINK simulation, excitation DC generator external characteristic simulation and DC generator regulation characteristic simulation. Thesis is divided into four parts, the fist of the motor application development has made the related description. Second on the structure and the principle of the DC generator is introduced in detail, through to the excitation DC generator structure of understanding, for excitation DC generator simulation done foundation. In third, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. On the MATLAB simulation software development beginning, basic knowledge such as related to introduce, especially on the Sim Power Systems done in detail, in the Simulink simulation, is mainly applied to Sim Power Systems in the relevant module. In fourth, under the guidance of the teacher do excitation DC generator characteristic test, the experimental data. Fifth, the use of MATLAB programming and MATLAB SIMULINK module of DC generator characteristic simulation and debugging simulation results. Key Words: DC motor。boot 。short。torque。 mechanical properties1 緒論 引言電能是能量的一種形式，且電能與其他形式能量相比，電能具有明顯的優(yōu)勢。在現代生產和生活中，電能已經成為使用最為廣泛的一種能源。因為它便于自動控制、集中管理和遠距離輸送。在電力工業(yè)、機械工業(yè)、冶金工業(yè)、工礦企業(yè)、化學工業(yè)、交通運輸業(yè)、農業(yè)及日常生活等方面都用到電動機，電動機是將電能轉化為機械能，為各種工作機械提供動力來源的一種設備。由此可見，電動機在我國國民經濟的建設中起著舉足輕重的作用，隨著社會生產力的不斷發(fā)展以及科學技術的不斷創(chuàng)新，電動機的種類日益繁多。但直流電機因結構復雜、維護困難、價格較貴等缺點制約了它的發(fā)展，應用不如交流電機廣泛。但由于直流電動機具有優(yōu)良的啟動、調速和制動性能，因此在工業(yè)領域中仍占有一席之地。另外在科學研究和工程應用的過程中，往往需要大量的數學計算，傳統(tǒng)的紙筆和計算機已經不能從根本上滿足海量計算的要求，一些技術人員嘗試使用Basic，Fortran；C/C++等語言編寫程序來減輕工作量。但編程不僅僅需要掌握所用語言的語法，還需要對相關算法進行深入分析，這對大多數科學工作者而言有一定的難度。與這些語言相比，Matlab的語法更簡單，更貼近人的思維方式。Matlab問世以來，憑借其強大的數值計算能力、出色的數據圖形可視化技術及日益豐富的Simulink動態(tài)仿真模型庫，迅速占領了工程技術領域各學科的仿真高地，成為首屈一指的計算機仿真平臺。在電機電氣自動化領域，很多教師、學生和工程技術人員也把Matlab作為教學、學術活動和工程設計的重要仿真工具。 選題背景與目的直流電動機是社會生活中人們最先發(fā)明并使用的一種電機，直流電動機在和交流電動機的對比下，直流電動機由于一下幾個方面的原因而制約了其發(fā)展，分別是直流電動機的結構比較復雜，有時維護起來卻比較困難，而且相對交流電機，直流電機的價格也比較昂貴。但直流電動機自身也有很多的優(yōu)點，比如優(yōu)良的啟動特性，調速和制動性能。因此在現代生產的許多場合下，直流電動機的應用很廣泛。例如化工中的電鍍和電解等設備，以及直流電焊機和某些特殊場合下使用的大型同步電機的勵磁電源還有一些在移動運輸場合下使用的機械，在沒有交流電源情況下它們所需要的直流電源，依然可以使用直流發(fā)電機來為其提供電源。根據電動機工作原理的不同，直流電動機包括他勵直流電動機、并勵直流電動機、串勵直流電動機以及復勵直流電動機。直流電動機是把電能轉化為機械能的機器。隨著MATLAB軟件的問世以來，憑出色的借該軟件強大的數值計算能力，還有其出色的數據圖形可視化技術以及越來越豐富而完善的Simulink動態(tài)仿真模型庫，以迅雷不及掩耳之勢占領了目前第一位的計算機仿真平臺。尤其是在電機和電器自動化領域，絕大多數的教授、老師、學生還有工程技術人員，他們都不約而同的把Marlab軟件作為課堂授課，平時的學術交流還有工程設計的重要的仿真工具。本課題的主要研究對象是他勵直流電動機中最基本的工作特性曲線，如他勵直流電動機的機械特性、人為特性、起動、制動以及調速等特性的研究。通過查閱相關內容的資料，以及了解學習直流電動機的工作原理和Matlab仿真軟件的發(fā)展及現狀，運用Matlab/Simulink仿真工具建立電機的仿真模型，通過實驗結果在驗證了仿真模型可靠性的基礎上，再通過仿真模型的功能對他勵直流電動機進行了數值模擬，通過這些過程來求解出直流電動機在運行過程中的規(guī)律特征，最終的目的是促使直流電動機在最優(yōu)化的狀態(tài)下進行工作，這樣就能不斷地提高生產效率，從而得到最好的經濟效益。 本文的結構內容本次畢業(yè)設計通過對他勵直流電動機的學習，對他勵直流電動機工作特性進行仿真研究。全文總共分為六章，各章的主要內容如下：第一章 簡要地概述了本課題的選題背景、目的與研究現狀。第二章 對直流電動機的工作原理、工作特性的介紹。第三章 對MATLAB軟件進行介紹。第四章 對他勵直流電動機進行實驗。第五章 運用MATLAB仿真軟件來分析直流電