MATLAB电机控制综合仿真实验

MATLAB电机控制综合仿真实验一、他励直流电机单闭环调速仿真实验要求：利用Simpowersystem里面自带的DC电机模块，完成他励直流电机单闭环调速仿真，速度调节用PI控制方法，要求封装PI模块，给定速度100rad/s，负载由空载到1s时跳变到20N。调节不同的PI参数，观察仿真结果总结速度波形、转矩波形的变化规律（PI参数和超调量、稳定时间、稳态误差、振荡次数）。另外要求将scope图中的4条曲线参数导出到工作空间，并用subplot和plot函数画在同一个窗口中，每个子图加上对应的标题。电机相关参数的设置图：仿真原理图：在仿真试验中需要按照实验要求对PI控制器子系统进行封装，然后更改Kp、Ki参数值的大小。封装PI模块图如下：Plot绘图程序：subplot(411)plot(t,W,'r'),title('转速')subplot(412)plot(t,Ia,'b'),title('电枢电流')subplot(413)plot(t,Te,'g'),title('转矩')subplot(414)plot(t,If,'y'),title('励磁电流')速度调节用PI控制方法，给定速度100rad/s，负载由空载到1s时跳变到20N，调节不同的PI参数，从PI模块封装中调节，修改不同的参数Ki、Kp观察仿真结果。Ki=100,Kp=5;00.511.522.533.544.55050100w(rad/s)00.511.522.533.544.55-2000200Ia(A)00.511.522.533.544.55-202If(A)00.511.522.533.544.55-1000100Te(N.m)Ki=2,Kp=1;00.511.522.533.544.550100200w(rad/s)00.511.522.533.544.55-100001000Ia(A)00.511.522.533.544.55-202If(A)00.511.522.533.544.55-5000500Te(N.m)二、他励直流电机闭环调速系统仿真实验要求：利用Simulink基本模块搭建他励直流电机闭环调速系统直流电机子模块，根据以下电机数学模型搭建：电磁转矩公式：eMaTCI动力学平衡方程：eLmdTTBJdt电机模块要求封装，参数20.05kgmJ，0.02NmsmB，165mC，0.01Wbf，恒定负载TL=20N点击封装模块时输入。PI控制模块要求封装，调节不同的PI参数，得到不同的速度波形。写报告时，要给出仿真模型和不同PI参数的速度波形。搭建直流电机模块图如下：将上面的电机模块封装，并将封装的子系统的参数设定为：I=0.05kg.0.02NmsmB，，恒定负载仍为TL=20N点击封装模块时输入。将PI控制模块封装。仿真图如下：仿真波形图如下：Ki=5,Kp=10;00.511.522.533.544.55050100w(rad/s)00.511.522.533.544.550100200Te(N.m)00.511.522.533.544.55050100Ia(A)Ki=2,Kp=1;00.511.522.533.544.55050100150w(rad/s)00.511.522.533.544.550100200Te(N.m)00.511.522.533.544.55050100Ia(A)三、电机调速仿真实验实验要求：修改任务二的模型，使其PI控制参数来自外部变量设定（不需要封装），将速度偏差的仿真结果导出到工作空间（toworkspace），以便进一步处理，用m文件编写一段循环程序调用任务二的仿真模型（调用函数为sim，使用方法sim(‘*.mdl’，T)，T为仿真时间），仿真时间设为3s。在m文件中实现对PI参数的调整，处理数据，得到满意的控制参数，绘制仿真结果曲线。实验程序：clc;clear;eps=0.001;sum=0;%统计模型运行次数forKp=0.3:0.01:0.6forKi=2:0.01:6sim('SY3.mdl',3)n=length(err);ifmean(err(n-100:n))=epsbreak;endendendsubplot(2,1,1);plot(t,W);title('转速')subplot(2,1,2);plot(t,Te);title('转矩')仿真原理图如下：仿真波形图如下：00.511.522.5302040608010000.511.522.53050100150200小结:本次电机控制综合实验采用先进的Matlab软件，在基于自动控制原理的基础上用于电机的控制具有极大的现实和理论研究意义。从设计的整体思路上。由于电机的输出参数是多种多样的，而电机各参数的控制是需要输出反馈来对输入的原初状态进行调节的。所以此处我们使用了闭环控制，与现代控制理论对电机进行反馈调节控制并取得了较好的效果。感谢陆华才悉心的指导，让我们成功完成实验并对工业设计有了正确而深切的体会！PROTEL综合实验一、PCB板原理图的绘制1、绘制一个简单的原理图打开protel99se软件，首先新建一个数据库文件.ddb。在在数据库中新建一原理图文件（file－new－schematicdocument），add加载miscellaneousdevices.ddb库文件，将所有需要的元件place到原理图中，排列元件，用导线连接（连线前，用菜单tools－pereferences－schematic将options选项卡中Auto-junction打钩，这样在“T”型交叉处就会自动产生节点，但十字交叉处仍然需要手动添加），添加节点，元件编号等等，从而完成原理图的绘制。原理图如下：R?RES2R?RES2R?RES2R?RES2R?RES2R?POT2AR?OPAMPAR?OPAMPC?CAPD?DIODETUNNELD?DIODETUNNEL+VCC-VEE-VEEGNDGND+VCC-VEEVO1VO2（2）绘制层次原理图，将下面的原理图分成两个模块建立层次原理图。层次原理图如下图所示：二、绘制PCB板原理图：三、新建PCB库文件在实际应用中你会发现好多的元器件没有亦或者参数没有，还有一种情况就是原件太分散，常用的又不在一起，每次还得这个库那个库的寻找，这时就得自己新建一个库文件。(1)新建原理图库文件（file－new－schematiclibrarydocument），绘制两个元件。图如下图1、图2所示。(2)新建PCB库文件（file－new－PCBlibrarydocument）绘制任务二中两个元件的封装.图如下图3、图4所PR5J2CK4K3Q6Q7CLR1图1JK触发器图B1C2E3图2NPN三极管图图3NPN封装图图4DIP8封装图实验小结：Protel99SE软件主要用于电路设计与制板。Protel99以其强大的功能、快捷实用的操作界面及良好的开放性，为设计者提供了现代电子设计手段，使设计者能快捷、准确地设计出满意的电路原理图和印刷电路板，不愧是从事电路设计的一个良好的工具。本次实验我们初步接触了protel软件，并学习了一些protel软件的使用方法，为我们今后在电路图设计与制板等领域的学习深造打下了一定的的基础通过这次实验我学到了很多的东西。在这里，我要特别感谢陆华才老师的悉心指导，也要感谢同学们对我的帮助!