【正文】 20 一 .在桌面上雙擊 MATLAB 圖標(biāo) ,然后點擊 MATLAB 啟動界面工具欄上的 圖標(biāo)，啟動的模塊庫瀏覽器。 （ 5）專用模型庫 SIMULINLK 的模型庫可以通過專用元件集進(jìn)一步擴(kuò)展。 （ 4）與 Matlab 和工具箱集成 由于 SIMULINLK 可以直接利用 Matlab 的數(shù)學(xué)、圖形和編程功能，用戶可以直接在 SIMULINLK 下完成諸如 數(shù)據(jù)分析、過程自動化、優(yōu)化參數(shù)等工作。仿真結(jié)果可以在運行的同時通過示波器或者圖形窗口顯示。 （ 2）交互仿真 SIMULINLK 框圖提供了交互性很強(qiáng)的非線性仿真環(huán)境。用戶可以通過將塊組成子系統(tǒng)建立多級模型。也可以根據(jù)自己的需要設(shè)計自己的功能模塊， SIMULINLK 功能強(qiáng)大，界面友好，是一種很不錯的仿真工具。除此之外， SIMULINLK 還支持 Stateflow，用來仿真事件驅(qū)動過程。 所謂模型化圖形輸入是指 SIMULINK 提供了一些按功能分類的基本的系統(tǒng)模塊，用戶只需要知道這些模塊的輸入輸出及模塊的功能，而不必考察模塊內(nèi)部是如何實現(xiàn)的，通過對這些基本模塊的調(diào)用，再將它們連接起來就可以構(gòu)成所需要的系統(tǒng)模型（以 .MDL 文件進(jìn)行存?。?，進(jìn)而進(jìn)行仿真與分析 SIMULINLK 是基于 MATLAB 的框圖設(shè)計環(huán)境，可以用來對各種動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模、分析和仿真，它的建模范圍廣泛，可以針對任何能用數(shù)學(xué)來描述的系統(tǒng)進(jìn)行建模，例如航空航天動力學(xué)系統(tǒng)、衛(wèi)星控制制導(dǎo)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、船舶及汽車等，其中包括了連續(xù)、離散，條件執(zhí)行，事件驅(qū)動，單速率、多速率和混雜系統(tǒng)等。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 MATLAB 結(jié)合第三方軟硬件產(chǎn)品組成了在不同領(lǐng)域內(nèi)的完整解決方案，實現(xiàn)了從算法開發(fā)到實時仿真再到代碼生成與最終 產(chǎn)品實現(xiàn)的完整過程。 MATLAB 開放的產(chǎn)品體系使 MATLAB 成為了諸多領(lǐng)域的開發(fā)首選軟件，并且， MATLAB 還具有 300 余家第三方合作伙伴，分布在科學(xué)計算、機(jī)械動力、化工、計算機(jī)通訊、汽車、金融等領(lǐng)域。 另外， MATLAB 開放性的可擴(kuò)充體系允許用戶開發(fā)自定義的系統(tǒng)目標(biāo)，利用 RealTime Workshop Embedded Coder 能夠直接將 SIMULINK 的模型轉(zhuǎn)變成效率優(yōu)化的產(chǎn)品級代碼。整個代碼的生成、編譯以及相應(yīng)的目標(biāo)下載過程都是自動完成的，用戶需要做得僅僅使用鼠標(biāo)點擊幾個按鈕即可。利用 RTW 生成的代碼簡潔、可靠、易讀。 STATEFLOW 與 SIMULINK 和 MATLAB 緊密集成，可以將 STATEFLOW 創(chuàng)建的復(fù)雜控制邏輯有效地結(jié)合到SIMULINK 的模型中。 SIMULINK 提供了利用鼠標(biāo)拖放的方法建立系統(tǒng)框圖模型的圖形界面，而且 SIMULINK 還提供了豐富的功能塊以及不同的專業(yè)模塊集合，利用 SIMULINK 幾乎可以做到不書寫一行代碼完成整個動態(tài)系統(tǒng)的建模工作。目前 MATLAB 產(chǎn)品的工具箱有四十多個，分別涵蓋了數(shù)據(jù)獲取、科學(xué)計算、控制系統(tǒng)設(shè)計與分析、數(shù)字信號處理、數(shù)字圖像處理、金融財務(wù)分析以及生物遺傳工程等專業(yè)領(lǐng)域。利用 M 語言還開發(fā)了相應(yīng)的 MATLAB 專業(yè)工具箱函數(shù)供用戶直接使用。 MATLAB Compiler 是一種編譯工具，它能夠?qū)⒛切├? MATLAB 提供的編程語言 —— M 語言編寫的函數(shù)文件編譯生成為函數(shù)庫、可執(zhí)行文件 COM 組件等等。 目前 MATLAB 產(chǎn)品族可以用來進(jìn)行： 數(shù)值分析、數(shù)值和符號計算、工程和科學(xué)繪圖、控制系統(tǒng)的設(shè)計與仿真、數(shù)字圖像處理、數(shù)字信號處理、通訊系統(tǒng)設(shè)計與仿真、財務(wù)與金融工程。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 第四章 MATLAB 及其仿真集成環(huán)境 SIMULINK MATLAB 簡介 MATLAB 的名稱源自 Matrix Laboratory ，它是一種科學(xué)計算軟件，專門以矩陣的形式處理數(shù)據(jù)。工作點由 h 點移到 a 點，最后穩(wěn)定在 g 點，至此，整個起動過程結(jié)束。工作點由 b 點平移到 h 點，使這時的電磁轉(zhuǎn)矩 T 仍等于 1T ，電動機(jī)繼續(xù)加速，工作點沿 b 點經(jīng) h 點， ⑥切除起動電阻 1aR 當(dāng)工作點到達(dá) h 點是，即電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 2T ,此時再合上開關(guān) 1K ,切除起動電阻 1aR ，電樞電路總電阻變?yōu)?aRR? 。 ④ 切除起動電阻 3aR 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 當(dāng)工作 點到達(dá) k 點，即電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 2T 時，再合上開關(guān) 3K ，切除起動電阻 3aR ，電樞電路的總電阻變?yōu)? 212 aaa RRRR ??? 這時電動機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)槿藶樘匦?bjn0 ，切除 3aR 的瞬間，轉(zhuǎn)速來不及改變，工作點由 j 點平移到 c 點，使這時的電磁轉(zhuǎn)矩 T 仍等于 1T ，電動機(jī)繼續(xù)加速，工作點沿 c 點向 i 點移動。 ② 切除起動電阻 5aR 當(dāng)工作點到達(dá) f 點，即電磁轉(zhuǎn)矩 T 等于切換轉(zhuǎn)矩 2T 時，合上開關(guān) 5K ，切除起動電阻 5aR ，電樞電路的總電阻變?yōu)? 43214 aaaaa RRRRRR ????? 這時電動機(jī)的機(jī)械特性變?yōu)槿藶樘匦?fmn0 ，切除 5aR 的瞬間，轉(zhuǎn)速來不及改變，工作點由 f 點平移到 l 點，使這時的電磁轉(zhuǎn)矩 T 仍等于 1T ，電動機(jī)繼續(xù)加速，工作點沿特性 l 點向 e 點移動。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 （ a）電路圖 (b)特性圖 圖 他勵直流電動機(jī)分五級起動的電路和特性 a)電路圖 b)特性圖 1．起動過程如下： ① 串聯(lián)起動電阻 1aR 、 2aR 、 2aR 、 3aR 、 4aR 和 5aR 起動 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 起動前開關(guān) 1K 、 2K 、 3K 、 4K 和 5K 斷開，使得電樞電路中串入電阻 1aR 、2aR 、 3aR 、 4aR 和 5aR ，加上電樞電路自身電阻 aR ，電樞電路的總電阻為 543215 aaaaaa RRRRRRR ?????? 加上勵磁電壓 fU ，保 持勵磁電流 fI 為額定值不變，然后加上電樞電壓 aU ，這時電動機(jī)的機(jī)械特性如圖中的人為特性 m f 。有一點必須注意，對于他勵電動機(jī)，在起動電動機(jī)之前，必須先將勵磁回路接通，并將勵磁電流調(diào)到額定值，使主磁場建立起來，然后再進(jìn)行電動機(jī)的起動。 額定功率較大的電動機(jī)一般采用分級起動的方法以保證起動過程中既有比較大的起動轉(zhuǎn)矩，有使啟動電流不會超過允許值。再接通電樞電源，電機(jī)開始起動。 額定功率較小的電動機(jī)可采用在電樞電路內(nèi)串聯(lián)起動變阻器的方法起動。根據(jù)要求，可確定串接電阻 R 的大小，這樣有了加速轉(zhuǎn)矩后才能使系統(tǒng)啟動，而加速轉(zhuǎn)矩的大小又必須滿足生產(chǎn)工藝對加速度的要求。減壓起動的優(yōu)點是，起動電流小，起動過程平滑，能量損耗小。 采用 降 壓起動時，需要一套專用電源作為電動機(jī)的電源。降 壓起動時，開始加在電動機(jī)電樞的端電壓很低，隨著轉(zhuǎn)速的上升，逐步增大電樞電壓，并使電樞電流限制在一定的范圍內(nèi)。 直流電動機(jī)經(jīng)常使用的起動方法有 降電壓起動和電樞回路串電阻起動 兩種。這樣大的起動電流和起動轉(zhuǎn)矩，分別將對供電電源和機(jī)械裝置形成強(qiáng)大的沖擊。所以此時電樞電流最大。對于電動機(jī)來講，我們總希望它的起動轉(zhuǎn)矩大，起動電流小，起動 設(shè)備簡單、經(jīng)濟(jì)、可靠。有上述兩式 可見，當(dāng) ? 減弱時，理 想空載轉(zhuǎn)速)(0 ?? EN CUUn 加大，短路電流為常值，而短路轉(zhuǎn)矩 kT 將隨 ? 之減弱而降低。改變磁通實際上是減弱勵磁。人為機(jī)械特性有交縱坐標(biāo)軸于一點但具有不同斜率的射線族組成 2. 改變電壓是的人為機(jī)械特性 此時電樞不串聯(lián)電阻（ 0??R ）， N??? ，改變電壓時的人為機(jī)械特性方程式為 TCC RC Un NTeNe 2????，改變電壓是， 0n 隨電壓的降低而降低，特性的 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 斜率則保持不變，他們低于固有機(jī)械特性１，又與固有機(jī)械特性相平行，由于電樞電路沒有串聯(lián)電阻，因此其特性較串聯(lián)電阻是硬。 1. 電樞串聯(lián)電阻時的人為機(jī)械特性 此時 NUU? ， N??? ， ??? RRR a ，電樞串聯(lián)電阻 aR 時，人為機(jī)械特性的方程式為 TCC RRCUn NTe aNe N 2????? ?，由于電動機(jī)的電壓及磁通保持額定值不變，人為機(jī)械特性具有與固有機(jī)械特性相同的理想空載轉(zhuǎn)速 0n ，而其斜率 ? 的絕對值則隨串聯(lián)電阻 ?R 增大而加大，人為機(jī)械特性的硬度降低。由特性可見，轉(zhuǎn)速 n 隨轉(zhuǎn)矩 T 的增大而降低，這說明電動機(jī)一加負(fù)載轉(zhuǎn)速會有一些降落。在機(jī)械特性方程式中，當(dāng) U 、 R 、 ? 為常數(shù)是，可畫出一條向下傾斜的直線，就是上圖的機(jī)械特性圖線。 機(jī)械特性方程式 他勵直流電動機(jī)的電路原理圖以及機(jī)械特性圖如圖所示 圖 他勵直流電機(jī)原理圖和機(jī)械特性圖 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 電動機(jī)的轉(zhuǎn)速特性 TCC RCUn Tee 2????，式中Ｒ為電樞電路總電阻，包括 aR及電樞串聯(lián)電阻 ?R ， eC 為電動勢常數(shù)， tC 為轉(zhuǎn)矩常數(shù)。如果在運動方程式中將 T 視作為電磁轉(zhuǎn)矩，則該式中的 zT 將為負(fù)載轉(zhuǎn)矩與空載轉(zhuǎn)矩 0T 之和。在運動方程式中。電動機(jī)的機(jī)械特性是指電動機(jī)的轉(zhuǎn)速n 與轉(zhuǎn)矩 T 的關(guān)系 )(Tfn? .機(jī)械特性是電動機(jī)力學(xué)性能的主要表現(xiàn)，它與運動方程式相聯(lián)系，將決定拖動系統(tǒng)的穩(wěn) 定運行及過渡過程的工作情況。常用于輪船、無軌電車、起重采礦設(shè)備中。 四、復(fù)勵電動機(jī)的機(jī)械特性 復(fù)勵電動機(jī)兼有并勵和串勵兩方面的特性，機(jī)械特性曲線也介于兩者之間。 串勵電動機(jī)不允許在空載或輕載的情況下運行，因其理想空載轉(zhuǎn)速無限大，易損壞電機(jī)。常用于電車、電氣機(jī)車、起重機(jī)等場合。 圖 并勵電動機(jī)的機(jī)械特 性曲線 三、串勵電動機(jī)的機(jī)械特性 串勵電動機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)，因此勵磁電流等于電樞電流。 因此，他勵和并勵電動機(jī)常用于轉(zhuǎn)速不受負(fù)載影響又便于在大范圍內(nèi)調(diào)速的生產(chǎn)機(jī)械。式中： n0= aU / CE Φ稱為理想空載（ T=0）轉(zhuǎn)速 C= Ra/CECTΦ 2是一個很小的常數(shù)，他代表電動機(jī)隨負(fù)載增加而轉(zhuǎn)速下降的斜率。 安徽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 二、他勵和并勵電動機(jī)的機(jī)械特性 他勵和并勵電動機(jī)的勵磁電流是不受負(fù)載影響的，即：當(dāng)外加電壓一定時 Φ為一常數(shù)。不同勵磁方式的直流電機(jī)有著不同的特性。若串勵繞組產(chǎn)生的磁通勢與并勵繞組產(chǎn)生的磁通勢方向相同稱為積復(fù)勵。 3．串勵直流電機(jī) 串勵直流電機(jī)的勵磁繞組與電樞繞組串聯(lián)后，再接于直流電源，這種直流電機(jī)的勵磁電流就是電樞電流。永磁直流電機(jī)也可看作他勵直流電機(jī)。由于直流電機(jī)的勵磁方式有多種，直流電動機(jī)的工作特性因勵磁方式不同，差別很大，所以討論工作特性時，既要應(yīng)用綜合電磁過程的所 有方程式，又要注意到各種勵磁方式的特點。直流電動機(jī)的工作特性是指其端電壓nUU?(額定電壓 )、電樞回路中無外加電阻、勵磁電流 fnf II ? （額定勵磁電流）時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 n、電磁轉(zhuǎn)矩 eT 和效率 ? 三者與輸出 功率 2P 之間的關(guān)系。這就是直流電動機(jī)的工作原理。 因此，電樞一經(jīng)轉(zhuǎn)動，由于換向器配合電刷對電流的換向作用，直流電流交替地由導(dǎo)體 ab 和 cd 流入，使線圈邊只要處于 N 極下，其中通過電流的方向總是由電刷 A 流入的方向，而在 S 極下時，總是從電刷 B 流出的方向。后，導(dǎo)體 cd 轉(zhuǎn)到 N 極下，導(dǎo)體 ab 轉(zhuǎn)到 S 極下時，由于直流電源供給的電流方向不變，仍從電刷 A 流入，經(jīng)導(dǎo)體 cd 、 ab 后，從電刷B 流出。如果此電磁轉(zhuǎn)矩能夠克服電樞上的阻轉(zhuǎn)矩（例如由摩擦引起的阻轉(zhuǎn)矩以及其它負(fù)載轉(zhuǎn)矩），電樞就能按逆時針方向旋轉(zhuǎn)起來。在磁場中 導(dǎo)體受力的方 向用左手定則確定。 5． 風(fēng)扇 用來降低電動機(jī)在運行中的溫升。在直流發(fā)電機(jī)中，它將繞組內(nèi)的交變電動勢轉(zhuǎn)換為電刷墻上的直流電動勢。 3．換向器 它是直流電機(jī)的重要部分，換向器由許多銅制換向片