【正文】 MATLAB 與 SIMULINK 介紹 MATLAB 介紹 ⑴ MATLAB 介紹 MATLAB 是矩陣實驗室（ Matrix Laboratory）之意。 2． 積分（ I）調(diào)節(jié)器 電路如圖 17a 所示。 ③ 無靜差直流調(diào)速 系統(tǒng) 上面討論的是有靜差直流調(diào)速系統(tǒng)，其自動調(diào)節(jié)作用只能盡量減少系統(tǒng)的靜差（穩(wěn)態(tài)誤差），而不能完全消除靜差。適當提高系統(tǒng)的開環(huán)放大倍數(shù) Kn，可以把系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)速降減小到允許范圍內(nèi)，提高機械特性硬度。因為只有轉(zhuǎn)速反饋環(huán)，所以稱為單閉環(huán)轉(zhuǎn)速負反饋調(diào)速系統(tǒng)。改變控制電壓 UC 就可觸發(fā)器的中北大學 2020 屆畢業(yè)論文 第 4 頁 共 36頁 脈沖控制角及整流電壓 Udo，相應改變電動機的轉(zhuǎn)速，從而達到調(diào)速的目的。 圖 11 開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng) 中北大學 2020 屆畢業(yè)論文 第 3 頁 共 36頁 1．系統(tǒng)的組成 1）直流電動機 直流電動機有兩個獨立的電路，一個是電樞回路，另一個是勵磁回路。 ⑶ 對直流調(diào)速系統(tǒng)的要求 各類不同的生產(chǎn)機械，由于其具體的生產(chǎn)工藝過程不同，對控制系統(tǒng)的性能要求也是不同的。 對于要求在一定范圍內(nèi)無級平滑調(diào)速的系統(tǒng)來說，以調(diào)節(jié)電樞電壓方式為最好，調(diào)壓調(diào)速是調(diào)速系統(tǒng)采用的主要調(diào)速方式。中北大學 2020 屆畢業(yè)論文 第 I 頁 共 I頁 目 錄 1 緒論 ................................................................................................................................. 1 直流電機調(diào)速系統(tǒng)的介紹 ....................................................................................... 1 直流電機調(diào)速的應用 ............................................................................................ 1 常見的直流調(diào)速系統(tǒng) ............................................................................................ 2 MATLAB 與 SIMULINK 介紹 .............................................................................. 10 MATLAB 介紹 .................................................................................................... 10 2 總體方案設計 .............................................................................................................. 16 設計原理 ................................................................................................................... 17 3 參數(shù)設計 .................................................................................................................... 18 靜態(tài)參數(shù)計算 ......................................................................................................... 19 動態(tài)參數(shù)計算 ......................................................................................................... 20 4 穩(wěn)定性分析 ................................................................................................................ 21 基于 經(jīng)典控制理論的穩(wěn)態(tài)分析 ............................................................................. 21 利用 MATLAB 輔助分析 ...................................................................................... 21 5 系統(tǒng)校正設計 ............................................................................................................... 26 相關(guān)知識： ............................................................................................................... 26 調(diào)節(jié)器的設計 ........................................................................................................... 28 校正后的系統(tǒng)仿真 ................................................................................................. 31 結(jié) 論 ............................................................................................................................ 36 參 考 文 獻 .................................................................................................................... 37 致 謝 .............................................................................................................................. 39 中北大學 2020 屆畢業(yè)論文 第 1 頁 共 36頁 1 緒論 直流電機調(diào)速系統(tǒng)的介紹 直流電機調(diào)速的應用 電氣傳動主要分為直流電氣傳動和交流電氣傳動兩大類，它們分別采用直流、交流電動機為動力的傳動。 （ 3）改變勵磁磁通 —— 弱磁調(diào)速。目前，用晶閘管變流器控制的他勵直流電動機，是工業(yè)應用最廣泛的 電動機傳動系統(tǒng)。 常見的直流調(diào)速系統(tǒng) ①開環(huán)調(diào)速系統(tǒng) 圖 11為由晶閘管可控整流器向直流電動機供電的開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)原理圖。其中， UC是系統(tǒng)的給定輸入信號，經(jīng)過觸發(fā)電路控制晶閘管整流電路，使外界交流電源整流出直流電壓Udo 供給直流電動機，使電動機以一定的速度旋轉(zhuǎn)。測速發(fā)電機TG 和電動機同軸連接， TG 檢測到電動機轉(zhuǎn)速，并變換成與之成正比的電壓，再經(jīng)電位器衰減為反饋電壓 Ufn，引至放大器的輸入端與轉(zhuǎn)速給定電壓 Usn比較，得到偏差電壓Δ U，經(jīng)過放大器放大后得到輸出電壓 Uk，用 Uk控制晶閘管觸發(fā)器的控制角，使晶閘管整流裝置變換出不同的直流電壓 Udo，用以控制電動機的轉(zhuǎn)速。 系統(tǒng)的靜特性分析 比較系統(tǒng)的開環(huán)和閉環(huán)靜特性方程式，即式（ ）和式（ ）可以得出結(jié)論： 加轉(zhuǎn)速負反饋后，由 IdRΣ 引起的轉(zhuǎn)速降Δ nc 是開環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速降Δno的 1/（ 1+Kn）倍，這是閉環(huán)系統(tǒng)的突出優(yōu)點。如圖 14所示。 把 A 點看作虛地，根據(jù)模擬電子技術(shù)知識可得 由 if≈ i0 得 010 RURU i??? 由分壓電路知 0322 320 URRR RRU ????? ????? 整理上面兩式得 iii UKUKRR RURRRR RRRU 1132 20202 320 )1()1())(( ?????? ??????? ?????? 其中322RR R??? ??? 通過 上式可見，調(diào)節(jié)電位器 R2可使增益在 K1~(1+R2/R3)K1之間變化。 ②當輸入不等于零時，其輸出量將不斷增長，直到輸入為零，輸出恒定為止 —— 消除偏差。 1984 年 ,Cleve Moler 和 John Little 成立了 Math Works 公 司 ,正式把MATLAB 推向市場 ,并繼續(xù)進行 MATLAB 的研究和開發(fā) 。 0版， 1995年推出 4。 X 無論是界面還是內(nèi)容都有長足的進展，其幫助信息采用超文本格式和 PDF 格式，在Netscape 3?？梢哉f，無論你從事工程方面的哪個學科，都能在 MATLAB 里找到合適的功能。 MATLAB 程序書寫形式自由，利用起豐富的庫函數(shù)避開繁雜的子程序編程任務，壓縮了一切不必要的編程工作。解線性方程的程序用FORTRAN 和 C 這樣的高級語言編寫，至少需要四百多行，調(diào)試這種幾百行的計算程序可以說中北大學 2020 屆畢業(yè)論文 第 13 頁 共 36頁 很困難。由于 MATLAB 是用 C語言編寫的， MATLAB 提供了和 C 語言幾乎一樣多的運算符，靈活使用 MATLAB 的運算符將使程序變得極 為簡短。 7） MATLAB 的缺點是，它 和其他高級程序相比，程序的執(zhí)行速度較慢。而學科性工具箱是專業(yè)性比較強的，如control,toolbox,signl proceessing toolbox,mumnication toolbox 等。 SIMULINK是 MATLAB軟件的擴展，它是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模和仿真的一個軟件包，它與 MATLAB 語言的主要區(qū)別在于，其與用戶交互接口是基于 Windows 的模型化圖形輸入，其結(jié)果是使得用戶可以把更多的精力投入到系統(tǒng)模型的構(gòu)建，而非語言的編程上。 Simulinkamp。最常用的有電力系統(tǒng) (Powersys)模塊工具 箱，數(shù)字信號處理 (DSP Blocks)模塊工具箱，定點處理 (FixPointBlocks)模塊工具箱和通信系統(tǒng) (Comm)模塊工具箱。要注意在系統(tǒng)輸入端加上信號源，在用戶關(guān)心的輸出端加中北大學 2020 屆畢業(yè)論文 第 16 頁 共 36頁 上信號終端 (即觀測或記錄信號的設備，如示波器、電壓表或文件等 )。 ⑦ 模型分析和診斷工具來保證模型的一致性，確定模型中的錯誤 。 E 運算放大器的放大系數(shù)和參數(shù) 運算放大器的放大系數(shù)： ???，取 Kp=21 取 R0=40k? ，則 R1= pK R0=21?40k? =840k? 動態(tài)參數(shù)計算 在經(jīng)典控制理論中，動態(tài)分析基于傳遞函數(shù)的確定，所以要求出傳遞函數(shù)，需根據(jù)已知求出動態(tài)參數(shù)，后再判定系統(tǒng)的穩(wěn)定性。這也是我們必須要解決的問題，因此，我們有必要對該系統(tǒng)進行改進。 den=conv(conv([ 1],[ 1]),[ 1])。 奈奎斯特圖 由奈奎斯特圖可知，開環(huán)頻率特性的軌跡在 ( ) ( )G jw H jw 平面內(nèi)包圍（ 1， j0）的圈數(shù)為 2，而開環(huán)頻率特特征方程式在 s右半平面的根的個數(shù)為 3，根據(jù)奈奎斯特判據(jù)可知，系統(tǒng)不穩(wěn)定。用來衡量最小相位系統(tǒng)穩(wěn)定裕度的指標是：相角裕度 r和增益裕度 GM。 考慮到遲后網(wǎng)絡在新的截 止頻率處會產(chǎn)生一定的相角遲后 ( 39。cW 值 ⑷ 根據(jù)下述關(guān)系式確定遲后網(wǎng)絡參數(shù) b和 T 20 lg ( 39。 g=na/da。 s1=tf(k1,d1)。 畫出改動后的伯德圖 程序如下： k1=。快速性被降低了很多，顯然這是一個偏于穩(wěn)定的方案。 s2=tf(k2,d2)。 而只帶比例放大器的閉環(huán)系統(tǒng)是有靜差的調(diào)速系統(tǒng)，其穩(wěn)態(tài)精度指標往往不能滿足要求。 在此，我得感謝郝騫和楊風老師，他們?yōu)槲姨峁┝艘粋€學習氣氛很濃厚的實驗室，使我的畢設能迅速的完