电机及拖动第二版课件教学课件 ppt 作者 吴玉香 李艳 刘华 毛宗源 编著10.pptVIP

1 第十章 电机及拖动的计算机仿真 * 电机学与拖动基础 电机学与拖动基础 本章主要教学内容 1.仿真的基本概念 2.MATLAB简介 3.MATLAB在电机及拖动课程中的应用 10.1 仿真的基本概念 仿真研究就是建立所要研究对象的模型(不是实际对象本身)，用对对象模型而不是对实际对象的计算和测试来代替实际对象的实验研究，它是一种基于模型而不是基于真实对象的研究方法。 仿真研究分为两类：基于物理模型的物理仿真和基于数学模型的数学仿真。计算机仿真属于数学仿真。 仿真工具：计算机+仿真软件 10.2 MATLAB简介 在科学计算分析领域，MATLAB已成为广大科技工作者重要的辅助工具软件。 10.2.1 MATLAB的功能特点 MATLAB产品族可用来进行： ● 数据分析 ● 数值和符号计算 ● 工程和科学绘图 ● 控制系统设计 ● 数字图像信号处理 ● 财务工程 ● 建模、仿真、原型开发 ● 应用开发 ● 图形用户界面设计 MATLAB产品族有众多的面向具体应用的工具箱和仿真块，不仅为使用者提供了“演算纸”式的编程环境及功能强大的绘图功能，而且还提供了一个专门用于动态仿真研究的直观、方便的工具---Simulink。 10.2.2 MATLAB的语言特点 MATLAB语言最大的特点就是简单和直接，分述如下： （1）编程效率高 （2）用户使用方便 （3）扩充能力强，交互性好 （4）移植性和开放性都很好 （5）语言简单，内涵丰富 （6）高效方便的矩阵和数组运算 （7）方便的绘图功能 10.3 MATLAB在电机及拖动课程中的应用 主要应用可归纳为三方面：参数计算、曲线绘制和运行仿真。 10.3.1 参数计算 在许多复杂的电机及拖动系统问题中，分析清楚各参数的相互关系后，复杂的计算过程往往是解决问题的最大困难。利用MATLAB软件进行计算，不仅简单、方便，而且计算结果正确可靠。这样就不必在纯粹的数学计算上花费太多的精力，而将更多的精力用在分析各参数之间的相互联系以及其中所体现的电机特性上。 例如，要计算某铜线变压器：(1)等值电路各参数、阻抗电压及阻抗电压百分比；(2)当额定负载分别为 和 时，其电压变化率 ，副边电压 及效率 。 利用MATLAB可编写用于该类问题的通用程序，具体程序清单见教材。 在程序编写完成后，只要在MATLAB 主窗口输入相关已知参数，立即可得所需计算结果，具体操作步骤见教材。 10.3.2 曲线绘制 MATLAB的绘图功能在电机及拖动课程中的应用一般可归纳为两类：直接曲线绘制和间接曲线绘制。直接曲线绘制使用PLOT命令即可，间接曲线绘制要复杂些。 教材以一台他励直流电动机电枢串不同电阻值时的转矩、速度曲线(即机械特性)绘制为例进行了说明。具体的程序 清单见教材。 根据教材所用参数，画出的机械特性曲线如右图。 10.3.3 运行仿真 使用MATLAB提供的Simulink仿真工具可对电机的稳态、瞬态运行过程进行模拟仿真。Simulink的模型库中包含有很多专用模块，使用者可以根据自己所从事的研究领域选择不同的模块。电机及拖动的仿真模块(Machines)归在电力系统仿真(SimP -owerSystems)的模块中，其使用界面如右图。 双击Machines图标就可看到Simulink模型库中的所有电机模型，界面如右图。 实现电机运行仿真的基本方法： (1) 在Simulink的工具栏上点击File建立一个后缀名为.mdl的新文件*.mdl ； (2) 在Simulink模型库中找到进行仿真分析所需的模块 ，将它们分别拖到新文件中 ； (3) 根据它们的相互关系将其连接成一个完整的仿真图 。 下图为绕线型异步电动机转子串对称电阻起动仿真图。 (4) 对图中各模块进行参数设置； (5) 设置仿真参数，进行仿真。 绕线型异步电动机转子串对称电阻起动仿真图 应用教材上所给参数，得到的绕线型异步电动机串对称电阻起动的电流、转速、转矩波形如右图