【正文】 ，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電機調速系統(tǒng)控制根據(jù)電機使用的電源不同，可以分為交流電機和直流電機兩大種類。從控制技術的角度來看，又是近年發(fā)展迅速的交流調速系統(tǒng)的基礎。大型直流電機的調速系統(tǒng)一般采用晶閘管整流來實現(xiàn)。受矢量控制的啟迪，近年來又派生出諸如多變量解耦控制、變結構滑?？刂啤⒆赃m應控制【協(xié)12】等方法，豐富了矢量控制的內涵。它是以控制系統(tǒng)的數(shù)學模型為基礎，以計算機為工具，對系統(tǒng)進行實驗研究的一種方法。在研究方法上，考慮到上述提到的幾種仿真方式的特點，進行了多種方式的仿真研究。最近幾年，隨著計算機仿真軟件的發(fā)展，調速系統(tǒng)的數(shù)學建模及其穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能的仿真分析己成為對電機系統(tǒng)研究的一個重要方面。革個的電阻、電容和電感元件只能通過串聯(lián)和并聯(lián)的RLC分支以及它們的負載形式來定義。20世紀60年代，出現(xiàn)了晶閘管可控整流裝置，它具有效率高、體積小、成本低、無噪聲等特點，其中，晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上。(1)三相對稱交流電壓源的建模和參數(shù)設置。其中，電樞繞組電阻和電感(Armature resistance and inductance)為f0．6 0。實際調速時，給定信號是在一定范圍內變化的，可通過仿真實踐，確定給定信號允許的變化范圍。由于調速系統(tǒng)的主要被控量是轉速，故把轉速負反饋組成的環(huán)作為外環(huán)，以保證電動機的轉速準確跟隨給定轉速，把由電流負反饋組成的環(huán)作為內環(huán)，以實現(xiàn)在最大電流約束下的轉速過渡過程最快的最優(yōu)控制。3．2．2多環(huán)調速系統(tǒng)仿真模型圖3．4是采用面向電氣原理結構圖方法構建的雙閉環(huán)系統(tǒng)仿真模型。轉速超調之后，ASR輸入端出現(xiàn)負偏差電壓，使它退出飽和狀態(tài)，進入線性調節(jié)階段，使速度保持恒定，實際仿真結果基本上反映了這一點。仿真結果分析如下：啟動過程的第一階段是電流上升階段。(2)對電網(wǎng)電壓的波動起到及時抗擾的作用。本章以轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)為研究對象，對轉速、電流雙環(huán)直流調速系統(tǒng)進行MATLAB與Simulink環(huán)境建模與仿真，并分析其性能。至此，根據(jù)圈2．2主電路的連接關系，可建立起主電路的仿真模型，如圖2。其中，電阻值(Resistance R)為0 Ohms，電感值(Inductance L)為5e．03 H，電容值(Capacitance C)為inf。不同的系統(tǒng)需要采用不同的仿真算法，到底采用哪一種算法更好，這需要逶過仿真實踐，從仿真能夠進行、仿真的速度、仿真的精度等方面進行比較選擇。本章以開環(huán)直流調速系統(tǒng)為研究對象，采用面向電氣原理結構圖的仿真方法，對典型的開環(huán)直流調速系統(tǒng)進行仿真實驗分析。電源模塊組中各基本模塊及其圖標如圖1．2所示。而MATLAB提供的動態(tài)系統(tǒng)仿真工具SIMULINK，則是眾多仿真軟件中功能最強大、最優(yōu)秀、最容易使用的一種。這幾種方式各有特點，研究者大多使用基于系統(tǒng)傳遞函數(shù)的建模方式。隨著系統(tǒng)規(guī)模的擴大和系統(tǒng)復雜性的提高，單機的控制系統(tǒng)越來越少，取而代之的是大規(guī)模多機協(xié)同工作的高度自動化系統(tǒng)，這就需要計算機網(wǎng)絡的支持，傳動設備及控制器作為一個節(jié)點連到現(xiàn)場總線或工業(yè)控制網(wǎng)上，實現(xiàn)集中或分散的生產過程實時監(jiān)控。由于這些原因，交流電機是一個多變量系統(tǒng)，而電壓、頻率、磁通、轉速又互相影響，所以是強耦合的多變量系統(tǒng)。隨著各種微處理器的出現(xiàn)和發(fā)展，國內外對直流電機控制調速系統(tǒng)的研究也在不斷發(fā)展和完善，特別是在20世紀80年代，達到了研究的空前繁榮。使用MATLAB軟件對電機調速系統(tǒng)進行仿真分析和設計，可以大大縮短控制系統(tǒng)的算法設計開發(fā)周期，有利于選擇最佳參數(shù)和設計最合理的系統(tǒng)方案。目前，直流調速系統(tǒng)是自動調速系統(tǒng)的重要形式，特別是基于數(shù)字采集和計算機控制的直流調速系統(tǒng)應用廣泛，控制算法直接影響到控制系統(tǒng)的性能。為了提高調速系統(tǒng)的性能，研究工作者對晶閘管觸發(fā)脈沖的控制算法作了大量研究。1985年德國魯爾大學的DePenbrock教授首先提出直接轉矩控制理論(DirectTorqueControl簡稱DTC)[13】，其控制結構簡單，便于實現(xiàn)全數(shù)字化，目前正受到各國學者的重視。系統(tǒng)仿真就是用模型(物理模型或數(shù)學模型)代替實際系統(tǒng)進行實驗和研究，而計算機仿真能夠為各種實驗提供方便、廉價、靈活可靠的數(shù)學模型。1．1．3調速控制系統(tǒng)的技術指標不同的生產機械，因生產工藝的不同，對電機調速控制系統(tǒng)的性能指標要求也有所不同，歸納起來有下列三個方面：(1)調速。運用MATLAB中的電力系統(tǒng)模塊庫(Power System Blockset)[可以將電氣傳動控制系統(tǒng)設計所需要的復雜算法和先進控制理論相結合，因此運用MATLAB／SIMULIK來建立準確而有效的調速仿真模型是非常有必要的。單個元件的參數(shù)設置在串聯(lián)或并聯(lián)分支中是不同的，具體設置見表1．1。在控制快速性方面，交流機組是秒級，而晶閘管整流器是毫秒級，大大提高系統(tǒng)的快速性。首先在電源模塊組中設置三個交流電壓源模塊，即A相、B相、C相；然后從連接器模塊組中選取“Ground”元件和“Bus Bar”元件并進行連接，如圖2．3所示。012]：勵磁線圈電阻和電感(Fieldresistance and inductance)為【240 120】；勵磁電樞互感系數(shù)(Field．armature mutualinductance Laf)為1．8 H；總慣量(Total inertia J)為l；粘滯摩擦系數(shù)(Viscous frictioncoefficient Sm)為0；庫倫摩擦轉矩(Coulomb friction torque TO為0；初始速度(Initialspeed)為l。將主電路和控制電路的仿真模型按照開環(huán)直流調速系統(tǒng)電氣原理圖的連接關系進行模型連接，邵可得到圖2．3所示的開環(huán)直流調速系統(tǒng)仿真模型。轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的電氣原理結構圖如圖3．1所示。圖中，主電路電源部分的接地方式除了通過“Bus bar模塊三相共同接地外，也可采用每相分別接地，如圖3．4所示。當兩調節(jié)器參數(shù)選取恰當時，雙閉環(huán)系統(tǒng)的動態(tài)特性，即系統(tǒng)在啟動和升速過程中能夠在電機過載能力約束條件下表現(xiàn)出很快的動態(tài)跟隨性。從仿真結果可以看出，它非常接近于理論分析的波形，具有比較好的效果和性能，能夠滿足實際的應用要求和工程需要。