【正文】 流調(diào)速系統(tǒng)控制框圖在MATLAB5．2以上版本中增加了一個電力系統(tǒng)(Power System)3具箱，該工具箱與控制系統(tǒng)工具箱有所不同，用戶不需自己編程且不需推導(dǎo)系統(tǒng)的動態(tài)數(shù)學(xué)模型，只需要從工具箱的元件庫中復(fù)制所需的電氣元件，按電氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接，系統(tǒng)的建模過程接近實(shí)際系統(tǒng)的搭建過程，且元件庫中的電氣元件能較全面地反映相應(yīng)實(shí)際原件的電氣特性，仿真結(jié)果具有很高的可信度。在控制快速性方面，交流機(jī)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。2．1開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的電氣原理結(jié)構(gòu)圖如圖2．1所示，該系統(tǒng)由給定信號、同步脈沖觸發(fā)器、晶閘管整流橋、平波電抗器、直流電動機(jī)等部分組成。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模塊庫中找出對應(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，然后對系統(tǒng)中的各個組成環(huán)節(jié)進(jìn)行元件進(jìn)行仿真參數(shù)的設(shè)置；最后對系統(tǒng)進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)和仿真結(jié)果分析。第2章開環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的仿真使用MATLAB對控制系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真的主要方法是以控制系統(tǒng)的傳遞函數(shù)為基礎(chǔ)，使用MATLAB的Simulink工具箱對其進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真研究。圖1．9是離散型附加控制予模塊組所包含的模塊圖標(biāo)。電動機(jī)系統(tǒng)模塊組中各基本模塊及其圖標(biāo)如圖1．6所示。5所示。4．電力電子模塊組電力電子模塊包括理想開關(guān)(Ideal Switch)、二極管(Diode)、晶閘管(Thyristor)、功率MOS場效應(yīng)管(Mosfet)、絕緣門級晶體管(IGBT)等組成，此外還有2個附加的控制模塊組和一個整流橋。單個元件的參數(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。3．元件模塊組元件模塊組包括各種電阻、電容、電感元件，各種變壓器元件，另外還有一個附加的三相元件予模塊組。2．測量模塊組測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。1．電源模塊組電源模塊組包括直流電壓源(DC Voltage source)、交流電壓源(AC Voltagesource)、交流電流源(AC Current source)、受控電壓源(Controlled Voltage source)和受控電流源(Controlled Current source)基本模塊等。Tables)、數(shù)學(xué)運(yùn)算模塊組(Math)、非線性系統(tǒng)模塊(Nonlinear)、信號與系統(tǒng)模塊組(Signalsamp。整個Simulink模塊庫是由若干個模塊組構(gòu)成。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。1．2．2 Simulink模塊Simulink是The MathWorks公司于1990年推出的產(chǎn)品，是在MATLAB環(huán)境下建立系統(tǒng)框圖和仿真的模塊庫【211。運(yùn)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(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來建立準(zhǔn)確而有效的調(diào)速仿真模型是非常有必要的。它可以建模與仿真的對象的類型廣泛，可以是機(jī)械的、電子的等現(xiàn)實(shí)存在的實(shí)體，也可以是理想的系統(tǒng)，可仿真的動態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性可大可小，可以是連續(xù)的、離散的或混合類型的。在SIMULINK中，對系統(tǒng)進(jìn)行建模將變得非常簡單，而且仿真過程是交互的，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。長期以來，仿真領(lǐng)域的研究重點(diǎn)是放在仿真模型建立這一環(huán)節(jié)上，即建立準(zhǔn)確而快速地仿真模型是至關(guān)重要的。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)時間系統(tǒng)仿真，也可實(shí)現(xiàn)離散時間系統(tǒng)甚至混合連續(xù)一離散時間系統(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本身的語言、C語言或是FORTRAN語言，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。1．2 MATLAB仿真MATLAB主要由MATLAB主程序、MATLAB工具箱(Toolbox)和SIMULINK動態(tài)系統(tǒng)仿真三大部分組成。(3)加、減速控制。(2)穩(wěn)速。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，歸納起來有下列三個方面：(1)調(diào)速。由于MATLAB軟件能夠很好地對電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行仿真，因此在本論文中，利用MATLAB特別是Simulink工具箱，構(gòu)建電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的仿真模型，對多種智能調(diào)速方法的仿真實(shí)現(xiàn)、性能分析和算法設(shè)計(jì)做了深入的研究。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)行仿真的時間一般很短，往往在一兩秒之間即出結(jié)果，非?？旖?。其中前兩種是在MATLAB／Simulink集成環(huán)境下建模。研究者們可以通過仿真實(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)。電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)仿真研究的內(nèi)容包括系統(tǒng)的建模、性能分析、算法設(shè)計(jì)和優(yōu)化參數(shù)等幾個方面。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。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)仿真越來越多地取代純物理仿真，它為控制系統(tǒng)的分析、計(jì)算、研究、綜合設(shè)計(jì)以及自動控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)提供了快速、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)及有效的手段。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、靈活可靠的數(shù)學(xué)模型。1．1．2調(diào)速控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真調(diào)速控制系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真是涉及到控制理論、計(jì)算數(shù)學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的綜合性技術(shù)。(4)智能化。微處理器的發(fā)展，使數(shù)字控制器簡單而又靈活，同時為聯(lián)網(wǎng)提供了可能。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，大量的原來恒速運(yùn)行的交流傳動系統(tǒng)將被改為交流調(diào)速系統(tǒng)，原來直流調(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)。(2)交流化。歸納目前大量應(yīng)用的調(diào)速控制系統(tǒng)，并對技術(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：(1)高頻化。5】的研究，無傳感器控制技術(shù)不需要檢測硬件，也免去了傳感器帶來的環(huán)境適應(yīng)性、安裝維護(hù)等麻煩，提高了系統(tǒng)的可靠性，降低了成本，引起了學(xué)者廣泛的研究興趣。1985年德國魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首先提出直接轉(zhuǎn)矩控制理論(DirectTorqueControl簡稱DTC)[13】，其控制結(jié)構(gòu)簡單，便于實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，目前正受到各國學(xué)者的重視。目前對調(diào)速特性要求較高的生產(chǎn)工藝大都采用了矢量控制型的變頻調(diào)速裝置。近年來，交流電機(jī)的控制技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。因?yàn)殡姍C(jī)只有一個三相電源，磁通的建立和轉(zhuǎn)速的變化是同時進(jìn)行的，但為了獲得良好的動態(tài)性能，還希望對磁通施加某種控制，使它在動態(tài)過程中盡量保持恒定，才能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩。交流電機(jī)變頻調(diào)速時需要進(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。20世紀(jì)60年代中期，德國人率先提出了脈寬調(diào)锘JJ(PWM)變頻的思想，將通信系統(tǒng)中的調(diào)制技術(shù)應(yīng)用于變頻調(diào)速中，為現(xiàn)代交流