【正文】 5 80 . 1 9 2 5p s eK K K C? ??? ? ? 于是，原始閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)傳遞函數(shù)為： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 21 頁 共 36頁 5 5 . 5 8() (0 . 0 4 9 1 ) (0 . 0 2 6 1 ) (0 . 0 1 6 7 1 )Ws s s s? ? ? ? 4 穩(wěn)定性分析 穩(wěn)定是系統(tǒng)的必要條件，一切的分析只有在穩(wěn)定的基礎(chǔ)上才有意義 。 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 19 頁 共 36頁 靜態(tài)參數(shù)計算 A 額定負載時的穩(wěn)態(tài)速降 為 了滿足調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)，額定負載時的穩(wěn)態(tài)速降應(yīng)為 ： 5. 26 / m i n(1 )Ncl nsnrDs? ? ?? B 閉環(huán)系統(tǒng)應(yīng)有的開環(huán)放大系數(shù) 先計算電動機的電動系數(shù) 2 2 0 5 5 0 . 5 0 . 1 9 2 5 . m in /1000N N aNU I RC e V rn? ? ?? ? ? 則開環(huán)系統(tǒng)額定速降為： 5 5 1 2 8 5 . 7 / m in0 . 1 9 2 5Nop IRnrCe ?? ? ? ? 閉環(huán)系統(tǒng)的開環(huán)放大系數(shù)應(yīng)為： 1 opnk n?? ? ?? C 計算轉(zhuǎn)速負反饋環(huán)節(jié)的反饋系數(shù)和參數(shù) 轉(zhuǎn)速負反饋 B包含測速發(fā)電機的電動勢系數(shù) Cetg和其輸出電位器 RP2的分壓系數(shù)a2，即 2 etgaC?? 根據(jù)測速發(fā)電機的額定數(shù)據(jù)，有 110 0 .0 5 7 9 . m in /1900etgC v r?? 取 a2= 由此可得 轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)： B=D 電位器 RP 的選擇 為了使測速發(fā)電機的電樞壓降對轉(zhuǎn)速檢測信號的線性度沒有顯著影響，取測速發(fā)電機輸出最高電壓時，其電流為額定值的 20%，則 e t g NRP2N t gCn 0 . 0 5 7 9 1 0 0 0R 1 3 7 90 . 2 I 0 . 2 0 . 2 1?? ? ? ?? 此時其所消耗的功率為： 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 20 頁 共 36頁 R P 2 e t g N N t gW C n 0 . 2 I 0 . 0 5 7 9 1 0 0 0 0 . 2 0 . 2 1 2 . 4 3 w? ? ? ? ? ? ? 為了不致電位器溫度很高，實選的功率應(yīng)為其所消耗的一倍以上，故 2RP 選為 10w，? 。數(shù)據(jù)如下： 電動機：額定數(shù)據(jù)為 10KW， 220V， 55A， 1000r/min，電樞電阻 Ra=: 晶閘管觸發(fā)整流裝置：三相橋式可控整流電路，整流變壓器 Y/Y 連接，二次線電壓 U21=230V，電壓放大系數(shù) Ks=44，平均失控時間 TS=； VM 系統(tǒng)主電路 R=1Ω ,電樞回路總電感 L=,系統(tǒng)運動部分飛輪力矩 GD2=10N以便后面的系統(tǒng)仿真分析所用。 2 總體方案設(shè)計 根據(jù)設(shè)計要求，所設(shè)計的系統(tǒng)應(yīng)為單閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，選定轉(zhuǎn)速為負反饋，采用變電壓調(diào)節(jié)方式，實現(xiàn)對直流頂尖級的無級平滑調(diào)速。 ⑥ 圖形化的調(diào)試器和剖析器來檢查仿真結(jié)果，診斷設(shè)計的性能和 異常行為 可訪問 MATLAB從而對結(jié)果進行分析與可視化，定制建模環(huán)境，定義信號參數(shù)和測試數(shù)據(jù) 。 ④ 使用 Embedded MATLAB? 模塊在 Simulink 和嵌入式系統(tǒng)執(zhí)行中調(diào)用 MATLAB 算法 。 ② 通過 Model Explorer 導(dǎo)航、創(chuàng)建、配置、搜索模型中的任意信號、參數(shù)、屬性，生成模型代碼 。這樣一個通信系統(tǒng)就確定了，接下來可以進行仿真、確定系統(tǒng)的性能指標(biāo)及方案比較。在第一階段中首先要進行環(huán)節(jié)庫框圖的建立，從各種庫中查找到需要的圖標(biāo)后進行排列；然后把各環(huán)節(jié)的端口按框圖連接起來；最后進行環(huán)節(jié)參數(shù)的設(shè)定。 通過使用 Simulink 工具箱以及以他為基礎(chǔ)的其他工具箱可以很容易地建立起一個直觀的通信系統(tǒng)模型。 定點處理 (FixPoint Blocks)模塊工具箱主要是為分析計算機字長有限對處理信號造成的影響而提供的各種 Simulink 模塊，包括定點的算術(shù)運算、定點的邏輯運算、定點的變換運算、定點數(shù)的傳送和定點數(shù)的聯(lián)接。 電力系統(tǒng) (Powersys)模塊工具箱提供了電力傳輸和拖動中用到的各種子系統(tǒng)模型，他包含電源、元件、電機、電力電子、測量、聯(lián)接及其他。 通常在通信系統(tǒng)仿真模型中使用的工具箱除了 Simulink 之外，還有一些以Simulink 為基礎(chǔ)的模塊工具箱。 (2)仿真的建立和運行是智能化的。對各種時變系統(tǒng)，包括通訊、控制、信號處理、視頻處理和圖像處理系統(tǒng)，Simulink 提供了交互式圖形化環(huán)境和可定制模塊庫來對其進行設(shè)計、仿真、執(zhí)行和測試。reg。為了創(chuàng)建動態(tài)系統(tǒng)模型， Simulink提供了一個建立模型方塊圖的圖形用戶接口 (GUI) ，這個創(chuàng)建過程只需單擊和拖動鼠標(biāo)操作就能完成，它提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以立即看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。 Simulink 是 MATLAB 中的一種可視化仿真工具， 是一種基于 MATLAB 的框圖設(shè)計環(huán)境，是實現(xiàn)動態(tài)系統(tǒng)建模、仿 真和分析的一個軟件包，被廣泛應(yīng)用于線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng)、數(shù)字控制及數(shù)字信號處理的建模和仿真中。 Simulink 具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細、貼近實際、效率高、靈活等優(yōu)點，并基于以上優(yōu)點 Simulink 已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計。 Simulink 是 MATLAB 最重要的組件之一，它提供一個動態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。 Simulink工具箱的另一個優(yōu)點是他不給出任何新的函數(shù)。 SIMULINK 介紹 ⑴ SIMULINK 介紹 Simulink 工具箱是 Matlab 各種工 具箱中比較特別的，他是從底層開發(fā)的一個完整的仿真環(huán)境和圖形界面。開放性也許是 MATLAB 最受人們歡迎的特點。這些工具箱都是由該領(lǐng)域內(nèi)學(xué)術(shù)水平很高的專家編寫的，所以用戶無需編寫自己學(xué)科范圍內(nèi)的基礎(chǔ)程序，而直接進行高，精，尖的研究。功能性工具箱用于多種學(xué)科。其工具箱又分為兩類：功能性工具箱和學(xué)科性工具箱。 MATLAB 包含兩個部分：核心部分和各種可選的工具箱。由于 MATLAB 的程序不用編譯等預(yù)處理，也不生成可執(zhí)行文件，程序為解釋執(zhí)行，所以速度較慢。 MATLAB 還具有較強的編輯圖形界面的能力。 6） MATLAB 的圖形功能強大。例如，在 MATLAB 里，用戶無需對矩陣預(yù)定義就可使用。 3） MATLAB 既具有結(jié)構(gòu)化的控制語句（如 for循環(huán)， while 循環(huán)， break 語句和 if 語句），又有面向?qū)ο缶幊痰奶匦浴? 2）運算符豐富。 可見， MATLAB 的程序極其簡短。 Ax=b,其中： A= 32 13 45 67 23 79 85 12 43 23 54 65 98 34 71 35 b= 1 2 3 4 解為： x=A\b。以下用 MATLAB 編寫以上兩個小程序的具體過程。即使有部分源代碼，用戶也會感到麻煩，且不能保證運算的穩(wěn)定性。在求解過程中，最麻煩的要算第二部分。 具有 FORTRAN 和 C 等高級語言知識的讀者可能已經(jīng)注意到，如果用 FORTRAN 或 C 語言去編寫程序，尤其當(dāng)涉及矩陣運算和畫圖時，編程會很麻煩。由于庫函數(shù)都由本領(lǐng)域的專家編寫，用戶不必擔(dān)心函數(shù)的可靠性。語言簡潔緊湊，使用方便靈活，庫函數(shù)極其豐富。以下簡單介紹一下 MATLAB 的主要特點。 MATLAB用更直觀的，符合人們思維習(xí)慣的代碼，代替了 C 和 FORTRAN 語言的冗長代碼。 ⑶ MATLAB 的特點 一種語言之所以能如此迅速地普及，顯 示出如此旺盛的生命力，是由于它有著不同于其他語言的特點，正如同 FORTRAN 和 C 等高級語言使人們擺脫了需要直接對計算機硬件資源進行操作一樣，被稱作為第四代計算機語言的 MATLAB，利用其豐富的函數(shù)資源，使編程人員從繁瑣的程序代碼中解放出來。在國內(nèi)，特別是工程界， MATLAB 一定會盛行起來。在歐美等高校， MATLAB 已經(jīng)成為線性代數(shù)，自動控制理論，數(shù)理統(tǒng)計，數(shù)字信號處理，時間序列分析，動態(tài)系統(tǒng)仿真等高級課程的基本教學(xué)工具；成為攻讀學(xué)位的大學(xué)生，碩士生，博士生必須掌握的基本技能。 時至今日，經(jīng)過 MathWorks 公司的不斷完善， MATLAB 已經(jīng)發(fā)展成為適合多學(xué)科，多種工作平 臺的功能強大大大型軟件。 0或 IE 4。 X較 MATLAB 4。 3 版。 0 版。 2C版（ for win3。 MathWorks公司 1993年推出了 MATLAB 4。 MATLAB 的出現(xiàn)，為各國中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 12 頁 共 36頁 科學(xué)家開發(fā)學(xué)科軟件提供了新的基礎(chǔ)。 在 MATLAB 進入市場前，國際上的許多軟件包都是直接以 FORTRANC 語言等編程語言開發(fā)的。 在當(dāng)今 30 多個數(shù)學(xué)類科技應(yīng)用軟件中 ,就軟件數(shù)學(xué)處理的原始內(nèi)核而言 ,可分為兩大類 .一類是數(shù)值計算型軟件 ,如 MATLAB,Xmath,Gauss 等 ,這類軟件長于數(shù)值計算 ,對處理大批數(shù)據(jù)效率高 。 1983 年春天 ,Cleve Moler 到 Standford 大學(xué)講學(xué) ,MATLAB 深深地吸引了工程師 John Little 敏銳地覺察到 MATLAB 在工程領(lǐng)域的廣闊前景 .同年 ,他和 Cleve Moler,Steve Bangert 一起 ,用 C 語言開發(fā)了第二代專業(yè)版 .這一代的 MATLAB 語言同時具備了數(shù)值計算和數(shù)據(jù)圖示化的功能 。 圖 18比例積分調(diào)節(jié) 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 11 頁 共 36頁 ⑵ MATLAB 產(chǎn)生的歷史背景 在 70 年代中期 ,Cleve Moler 博士和其同事在美國國家科學(xué)基金的資助下 開 發(fā)了調(diào)用 EISPACK 和 LINPACK 的 FORTRAN 子程序庫 .EISPACK 是特征值求解的FOETRAN 程序庫 ,LINPACK 是解線性方程的程序庫 .在當(dāng)時 ,這兩個程序庫代 表矩陣運算的最高水平 。 MATLAB 的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達式與數(shù)學(xué) ,工程中常用的形式十分相似 ,故用 MATLAB 來解算問題要比用 C,FORTRAN 等語言完相同的事情簡捷得多 . 當(dāng)前流行的 MATLAB 三十幾種工具包 (Toolbox).工具包又可以分為功能性工具包和學(xué)科工具包 .功能工具包用來擴充 MATLAB 的符號計算 ,可視化建模仿真 ,文字處理及實時控制等功能 .學(xué)科工具包是專業(yè)性比較強的工具包 ,控制工具包 ,信號處理工具 包 ,通信工具包等都屬于此類 。 MATLAB 與 SIMULINK 介紹 MATLAB 介紹 ⑴ MATLAB 介紹 MATLAB 是矩陣實驗室（ Matrix Laboratory）之意。 圖 17 積分調(diào)節(jié)器 中北大學(xué) 2021 屆畢業(yè)論文 第 10 頁 共 36頁 （ 2）特點 ① 輸出量立即響應(yīng)輸入量的變化 —— 響應(yīng)快。 3．比例積分（ PI）調(diào)節(jié)器 電路如圖 18a 所示。 （ 2）特點 ① 輸出電壓取決于輸入量對時間的積累過程，而且還和初始值有關(guān)。 2． 積分（ I）調(diào)節(jié)器 電路如圖 17a 所示。 （ 3） 比例系數(shù)可調(diào) 的比例調(diào)節(jié)器 電路如圖 16 所示。 圖 15 比例調(diào)節(jié)器 中北大學(xué)