直流电动机仿真研究报告.pdfVIP

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一、绪论

1、本课题研究意义

直流电动机具有良好的启动、制动性能，宜于在较大围平滑调速。长期以来，

在电动机调速领域中，直流调速方法一直占主要地位。与交流电动机相比，直流

电动机有良好的调速性能，它的调速围较广；调速连续平滑；经济性好，设备投

资较少，调速损耗较小，经济指标高;调速方法简便，工作可靠。

在许多工业部门，例如大型轧钢设备、大型精密机床、矿井卷扬机、市电车、

电缆设备要求严格线速度一致的地方等，通常都采用直流电动机作为原动机来拖

动工作机械的。直流发电机通常是作为直流电源，向负载输出电能；直流电动机

则是作为原动机带动各种生产机械工作，向负载输出机械能。在控制系统中，直

流电机还有其它的用途，例如测速电机、伺服电机等。

Matlab语言是一种面向科学工程计算的高级语言，它集科学计算、自动控制、

信号处理、神经网络、图像处理等功能于一体，是一种高级的数学分析与运算软

件，可用作动态系统的建模和仿真。

目前，电机控制系统越来越复杂，不断有新的控制算法被采用。仿真是对其

进行研究的一个重要的不可缺少的手段。Matlab的仿真研究功能被成功方便地应

用到各种科研过程中。

直流电动机是将直流电能转换为机械能的电动机，通过这次课程设计使我学

会用MATLAB进行基本仿真，通过课程设计实践，树立正确的设计思想，培养综

合运用MATLAB进行仿真，提高对直流电机知识的理解能力，解决实际问题的能

力。学习使用MATLAB的一般方法、步骤，掌握Simulink的使用方法，以及其强

大的仿真功能。学会用MATLAB仿真软件仿真直流电动机的机械特性，直流电动

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机的起动和制动，直流电动机调速仿真，其中包括直流电动机的直接起动仿真，

直流电动机电枢串联电阻起动仿真，直流电动机的能耗制动仿真，直流电动机反

接制动仿真，直流电动机改变电枢电压调速仿真和直流电动机改变励磁电流调速

仿真。

通过此次设计，增强了我的自我动手能力，了解直流电动机的各种人为改变

参数的操作特性，理论联系实际，在实际的工作过程中积极地去发现问题、解决

问题。

2、课题的主要容

了解直流电机工作原理、结构、基本电磁关系的基础上，对直流电动机的人为机

械特性进行绘制，并且通过运用不同的起动和制动、调速方法对直流电动机的暂

态过程进行仿真研究。而更好的理解直流电动机的的控制特性、控制规律、和工

作特性。

1.学习并掌握直流电机的基本理论，理解直流电动机的基本工作原理与工作特

性。

2.通过改变电枢电压、电枢电阻、改变磁通等方法获得各种人为机械特性，并

通过仿真得出结果。

3.直流电动机的起动运用直接起动或减压起动、电枢串电阻起动等方式，制动

运用回馈制动、反接制动、能耗制动等方式对直流电动机的起动和制动进行仿

真分析，建立仿真模型同时给出仿真结果。

4.调速分析主要是通过串联电阻、改变电枢电压或改变励磁电流调速方式来实

现。建立仿真模型。

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5.熟练掌握Matlab的simulink和Powersystem工具箱，以调速系统的电气原理结

构图为基础，弄清楚系统的构成，并在模块库中找出相应的模块，完成对各个组

成环节的元件参数配置，对系统进行仿真，并给出结论。

3、程序实现思路

一．直流电动机的机械特性仿真：

1.直流电动机的人为机械特性主要有改变电枢电压,改变电枢电阻和改变磁通三

种情况。根据已知的直流电动机的参数，使用MATLAB编制M文件，通过计算

可以画出直流电动机的人为机械特性曲线。他励直流电动机和串励直流电动机的

工作特性不同，通过仿真计算可以获得这些特性曲线。

二．直流电动机的起动和制动仿真: