【正文】 nction MATLAB F s 1 Integrator f(u) F Demux Demux 4 w 3 fcs 2 fbs 1 fas 圖 43 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊其原理是將三相電流表示為矩陣格式，而后用 matlab fuction 模塊實現(xiàn)矩陣乘法，乘上派克矩陣式（34） ，結(jié)果即為 d/q 坐標(biāo)下的 dq 兩相電壓。0 相可忽略不計。 電機(jī)電機(jī)模塊實際是一個矢量運(yùn)算模塊，其原理見式（315） 圖 44 電機(jī)控制框圖運(yùn)用了四個 fuction 模塊分別實現(xiàn)了式 (35)的功能，最后輸出定子、轉(zhuǎn)子的杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 17 頁各相電流設(shè)計完成后封裝為如圖（41）中的 subsystem 模塊。 電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩的運(yùn)算實現(xiàn)見式（39）將電機(jī)的輸出定子、轉(zhuǎn)子 dq 兩相的電流通過相乘、相加這兩個數(shù)學(xué)模塊及一個增益模塊得到輸出的電磁轉(zhuǎn)矩設(shè)計模塊如圖（45）右上部分 6 wm 5 iqrp 4 idrp 3 TE 2 iqs 1 ids Sum1 Sum Vds Vqs w Vdrp Vqrp wr ids iqs idrp iqrp Subsystem Product1 Product s 1 Integrator 1/J Gain3 Bm Gain2 P/2 Gain1 K Gain 6 TL 5 Vqrp 4 Vdrp 3 w 2 Vqs 1 Vds 圖 45 轉(zhuǎn)矩輸出及反饋控制框圖 控制反饋環(huán)節(jié)因為微分環(huán)節(jié)對系統(tǒng)而言動蕩較大，調(diào)試費(fèi)事，因此本設(shè)計的控制器是一個傳統(tǒng)的 PI 控制器，經(jīng)過實踐檢驗，該控制器能很好的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如圖(45) Bm 的值來調(diào)整輸出。機(jī)械轉(zhuǎn)速的輸出見式(310)。杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 18 頁第 5章 系統(tǒng)仿真運(yùn)行 輸出結(jié)果穩(wěn)定情況仿真前各常量的取值如下：rs= r’r= Ω J=Lls=Llr’= Lm= Ls= Bm=0 輸入的 abc 三相電流經(jīng)轉(zhuǎn)換后得出的 dq 相電壓時間相應(yīng)如下：0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10020406080100120140160180200Vqs /v time /s 圖 51 q 相電壓時間相應(yīng)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 104202468x 1011Vds /v time /s 圖 52 d 相電壓時間響應(yīng)電壓流進(jìn)電機(jī)內(nèi)部，經(jīng)過內(nèi)部一系列作用后，輸出定子、轉(zhuǎn)子的 dq 相電流響應(yīng)如圖(53)(58)所示。由以下響應(yīng)圖可知：由于一開始電壓不是瞬間攀升，杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 19 頁而是在短時間內(nèi)由一定幅度攀升到峰值，而且由于外部負(fù)載轉(zhuǎn)矩的加入，勢必輸出會有不穩(wěn)定，在控制器的反饋控制下，由圖 57 可見輸出電磁轉(zhuǎn)矩在經(jīng)歷了一開始短時間的波動后，在仿真開始 2 秒后即趨向于穩(wěn)定，由圖 58 可見輸出的機(jī)械轉(zhuǎn)速則穩(wěn)步提高，最后穩(wěn)定在 1800r/m 的峰值附近。0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101001020304050Iqs /A time /s 圖 53 定子 q 相電流的時間響應(yīng)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1005101520253035Ids /A time /s 圖 54 定子 d 相電流的時間響應(yīng)杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 20 頁0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 103025201510505Idrp /A time /s 圖 55 轉(zhuǎn)子 d 相電流的時間響應(yīng)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 105040302010010Iqrp /A time /s 圖 56 轉(zhuǎn)子 q 相電流的時間響應(yīng)0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 105051015202530354045 TE N/m time /s 圖 57 電磁轉(zhuǎn)矩的時間響應(yīng)杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 21 頁0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100200400600800100012001400160018002022 wm rad/s time /s 圖 58 輸出轉(zhuǎn)速的時間響應(yīng) 小結(jié)本次模擬主要仿真同步電機(jī)的起動特性，從輸出圖象可以看出，系統(tǒng)在經(jīng)歷了一開始的動蕩后，在段時間內(nèi)穩(wěn)定在一定轉(zhuǎn)速上，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。證明設(shè)計基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 22 頁第 6章 結(jié)論由于面向?qū)ο蠹夹g(shù)存在一系列突出優(yōu)點(diǎn)，近年來這種技術(shù)越來越受到人們的重視，對它的應(yīng)用和研究遍及計算機(jī)軟件和硬件的各個領(lǐng)域。用模塊化、抽象、局部化和模塊獨(dú)立等原理及結(jié)構(gòu)程序設(shè)計技術(shù)指導(dǎo)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，能夠提高軟件的開發(fā)效率，增加軟件的可理解性和可維護(hù)性。當(dāng)功能需求變化時，無須重新創(chuàng)建工程，只須在原有的基礎(chǔ)上作一些增加、刪除或修改即可。而且如要產(chǎn)生新的功能也可用原有的類派生而成，可繼承原有類中可重用的部分，這樣就可以減少不必要的工作量。本次設(shè)計主要運(yùn)用了 MATLAB/Simulink 模擬了同步電機(jī)的起動運(yùn)行情況，設(shè)計過程中的主要障礙在于電機(jī)數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)得出，一旦得出數(shù)學(xué)模型，建模的工作就能較輕松的進(jìn)行。由于計算機(jī)仿真模擬必然是今后工業(yè)研究發(fā)展的主要手段，因此本設(shè)計對今后的仿真工作有一定的參考。然而對于同步電機(jī)而言，實際運(yùn)用中的主要調(diào)速手段為變頻控制，因此有必要在今后的研究工作中加入變頻器控制從而體現(xiàn)其實用價值。杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 23 頁第 7章 致謝在這次畢業(yè)設(shè)計的完成過程中，得到許多老師和同學(xué)的幫助與鼓勵，使我能夠順利地完成畢業(yè)設(shè)計，我在此對他們表示衷心的感謝。首先，我誠摯地感謝我的導(dǎo)師柴利老師。他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、對知識不懈的追求，必將使我受益終身。柴老師在畢業(yè)設(shè)計過程中給予了我諄諄教誨和無私幫助。本論文從選題到系統(tǒng)調(diào)試成功到最后成文，無不傾注著柴老師的心血。在此論文脫稿之際，我再一次向他致以最誠摯的謝意。在我漫長的求學(xué)生涯中，傾注了父母一生的心血，是他們多年來的辛勤付出，使我能順利完成學(xué)業(yè)，還要感謝我的同學(xué)們給我的支持和鼓勵，使我一直以來能夠堅持努力。再次給他們獻(xiàn)上最誠摯的謝意并以最深的祝福。感謝所有關(guān)心和幫助我的師長、同學(xué)、朋友和親人。杭州電子工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文第 24 頁參考文獻(xiàn) 1． S. Wiggins. Introduction to Applied Nonlinear Dynamical System and Chaos. SpringerVerlag， 1990。2． D. W. Novotny and T. A. Lipo. Vector Control and Dynamics of AC Drives， Oxford Science Publication， 1996。 3．陳伯石. 電力拖動自動控制系統(tǒng)（第 2 版）. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2022。4．薛定宇 陳陽泉. 系統(tǒng)仿真技術(shù)與應(yīng)用 . 北京：清華大學(xué)出版社， 2022。5．任興權(quán). 控制系統(tǒng)仿真與計算機(jī)輔助設(shè)計. 沈陽：東北大學(xué)出版社， 1986。6．陳衍. 同步電機(jī)運(yùn)行基本理論與計算機(jī)算法. 北京：水力電子出版社，1992。 7．李發(fā)海 王巖 電機(jī)與拖動基礎(chǔ)（第 2 版）. 北京：清華大學(xué)出版社，1994。8．Mohand mokhtari and Michel Marie. Matlab 與 Simulink 工程應(yīng)用. 北京：電子工業(yè)出版社，2022。9．李海濤 鄧櫻. 基礎(chǔ)與應(yīng)用技巧 北京：國防工業(yè)出版社，2022。