【正文】 工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的日趨復(fù)雜化，系統(tǒng)不可避免地存在非線性，如機(jī)器人系統(tǒng)、紡織過(guò)程等。從控制技術(shù)的角度來(lái)看，又是近年發(fā)展迅速的交流調(diào)速系統(tǒng)的基礎(chǔ)。使用MATLAB軟件對(duì)電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析和設(shè)計(jì)，可以大大縮短控制系統(tǒng)的算法設(shè)計(jì)開發(fā)周期，有利于選擇最佳參數(shù)和設(shè)計(jì)最合理的系統(tǒng)方案。電動(dòng)機(jī)的調(diào)速性能，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率、節(jié)省電能方面有著直接的決定性影響。研究電機(jī)調(diào)速控制的先進(jìn)理論方法和技術(shù)，不僅可以滿足工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際要求、而且能夠提高能源的利用效率，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)。 AbstractAs the driving force equipment changing electric energy into mechanical energy,the motor has been broadly used in many fields such as industry,agriclature，nationaldefence，military affairs and traffics．Its performance of speed regulation is importantand decisive to improving product quality,labor efficacy,saving electric energy,andSO on．Researches on advanced theories，methods and technologies of motor speedcontrol system，can not only satisfy the practical need of industry production，but alsoimprove the efficiency of source utilizing，and make important contribution to thenational economy．MATLAB is the popular simulated software of controlling system．Dut to thepowerful function，it has bee the necessary tool for calculation，analysis anddesign of controlling system．Using MATLAB to simulate，analyze and design variousmotor speed regulation systems，Call shorten developing period，and is beneficial toselecting the most suitable parameters and schemes of systems．第1章緒論1．1電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)控制根據(jù)電機(jī)使用的電源不同，可以分為交流電機(jī)和直流電機(jī)兩大種類。目前，直流調(diào)速系統(tǒng)是自動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)的重要形式，特別是基于數(shù)字采集和計(jì)算機(jī)控制的直流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用廣泛，控制算法直接影響到控制系統(tǒng)的性能。盡管在很多情況下，當(dāng)我們考慮系統(tǒng)的某些現(xiàn)象時(shí)，可以用系統(tǒng)的線性模型來(lái)代替系統(tǒng)的非線性模型，然后，對(duì)線性模型開展研究。由于直流電機(jī)可以分別控制勵(lì)磁電流和電樞電流，因此能實(shí)現(xiàn)對(duì)磁通和轉(zhuǎn)矩的完全解耦控制。目前，國(guó)外主要電氣公司，如瑞典的ABB公司、德國(guó)的西門子公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國(guó)的GE公司等，均已開發(fā)出數(shù)字直流調(diào)速裝置，有成熟的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模版化的應(yīng)用產(chǎn)品供選用。為了提高調(diào)速系統(tǒng)的性能，研究工作者對(duì)晶閘管觸發(fā)脈沖的控制算法作了大量研究。取得令人滿意的動(dòng)靜態(tài)性能效果，具有很強(qiáng)的魯棒性和自適應(yīng)性，為無(wú)刷直流電機(jī)的智能控制提供了新的理論依據(jù)。交流電機(jī)變頻調(diào)速時(shí)需要進(jìn)行電壓和頻率的協(xié)調(diào)控制，有電壓和頻率兩種獨(dú)立的輸入變量，如果考慮電壓是三相的，實(shí)際的輸入變量數(shù)目還要多。近年來(lái)，交流電機(jī)的控制技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。1985年德國(guó)魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首先提出直接轉(zhuǎn)矩控制理論(DirectTorqueControl簡(jiǎn)稱DTC)[13】，其控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，目前正受到各國(guó)學(xué)者的重視。歸納目前大量應(yīng)用的調(diào)速控制系統(tǒng)，并對(duì)技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用需求進(jìn)行全面分析之后，我們可以總結(jié)出下列發(fā)展趨勢(shì)：(1)高頻化。隨著交流調(diào)速系統(tǒng)成本的逐步降低，不僅現(xiàn)有的直流調(diào)速系統(tǒng)將被交流調(diào)速系統(tǒng)取代；而且，大量的原來(lái)恒速運(yùn)行的交流傳動(dòng)系統(tǒng)將被改為交流調(diào)速系統(tǒng)，原來(lái)直流調(diào)速所不能達(dá)到的高轉(zhuǎn)速、大功率領(lǐng)域，也將采用交流調(diào)速系統(tǒng)。(4)智能化。系統(tǒng)仿真就是用模型(物理模型或數(shù)學(xué)模型)代替實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)和研究，而計(jì)算機(jī)仿真能夠?yàn)楦鞣N實(shí)驗(yàn)提供方便、廉價(jià)、靈活可靠的數(shù)學(xué)模型。MATLAB軟件由于其強(qiáng)大的功能，早己被廣泛運(yùn)用于控制系統(tǒng)的計(jì)算、分析和設(shè)計(jì)當(dāng)中，成為一種必需的工具。研究者們可以通過(guò)仿真實(shí)現(xiàn)各種算法的控制器設(shè)計(jì)，利用仿真還可以優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。這種方式建模依據(jù)系統(tǒng)各部分的傳遞函數(shù)直接建模，運(yùn)行仿真的時(shí)間一般很短，往往在一兩秒之間即出結(jié)果，非?？旖?。1．1．3調(diào)速控制系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)不同的生產(chǎn)機(jī)械，因生產(chǎn)工藝的不同，對(duì)電機(jī)調(diào)速控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)要求也有所不同，歸納起來(lái)有下列三個(gè)方面：(1)調(diào)速。(3)加、減速控制。目前的SIMULINK不僅可以進(jìn)行線性系統(tǒng)仿真，也可以進(jìn)行非線性系統(tǒng)仿真，既可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)時(shí)間系統(tǒng)仿真，也可實(shí)現(xiàn)離散時(shí)間系統(tǒng)甚至混合連續(xù)一離散時(shí)間系統(tǒng)的仿真，它還支持多制采樣率的系統(tǒng)仿真；此外，SIMULINK能夠用MATLAB本身的語(yǔ)言、C語(yǔ)言或是FORTRAN語(yǔ)言，根據(jù)S函數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)格式寫成用戶自定義的功能模塊。在SIMULINK中，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行建模將變得非常簡(jiǎn)單，而且仿真過(guò)程是交互的，因此，可以很隨意地改變仿真參數(shù)，并且立即可以得到修改后的仿真結(jié)果。運(yùn)用MATLAB中的電力系統(tǒng)模塊庫(kù)(Power System Blockset)[可以將電氣傳動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)所需要的復(fù)雜算法和先進(jìn)控制理論相結(jié)合，因此運(yùn)用MATLAB／SIMULIK來(lái)建立準(zhǔn)確而有效的調(diào)速仿真模型是非常有必要的。正式由于Simulink的這兩大功能和特色，使它成為仿真領(lǐng)域首選的計(jì)算機(jī)環(huán)境。Tables)、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組(Math)、非線性系統(tǒng)模塊(Nonlinear)、信號(hào)與系統(tǒng)模塊組(Signalsamp。2．測(cè)量模塊組測(cè)量模塊組包括電壓表(Voltage Measurement)、電流表(Current Measurement)、阻抗表(Impedance Measurement)、多用表模塊組(Multimeter)和各種附加的子模塊組等基本模塊。單個(gè)元件的參數(shù)設(shè)置在串聯(lián)或并聯(lián)分支中是不同的，具體設(shè)置見表1．1。5所示。圖1．9是離散型附加控制予模塊組所包含的模塊圖標(biāo)。面向電氣原理結(jié)構(gòu)圖的仿真方法步驟如下：首先以調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理結(jié)構(gòu)圖為基礎(chǔ)，弄清楚系統(tǒng)的構(gòu)成，在電力系統(tǒng)(Power System)和Simulink模塊庫(kù)中找出對(duì)應(yīng)的模塊，按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模；參數(shù)設(shè)置，在完成各環(huán)節(jié)的參數(shù)設(shè)置后，然后對(duì)系統(tǒng)中的各個(gè)組成環(huán)節(jié)進(jìn)行元件進(jìn)行仿真參數(shù)的設(shè)置；最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果分析。在控制快速性方面，交流機(jī)組是秒級(jí)，而晶閘管整流器是毫秒級(jí)，大大提高系統(tǒng)的快速性。建模與參數(shù)設(shè)置的基本原則和方法