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1、毕业设计基于Modelica语言的同步电动机启动控制回路仿真机械工程系学生姓名： 学号： 系 部： 机械电子工程专 业： 指导教师： 2015年 5 月诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 基于modelica语言的同步电动机启动控制回路仿真 系部： 机械工程系 专业： 机械电子 学号： 学生： 指导教师（含职称）： 李烨 讲师 专业负责人： 1设计的主要任务及目标 应用多领域建模语言modlica，对机电传动系统中典型的主电路及相应的控制回路进行建模和仿真
2、。熟悉modelica语言及其建模环境,结合机电传动课程中典型的同步电动机启动控制回路,建立相应的多领域模型，对系统进行分析论证2设计的基本要求和内容 (1)、认真阅读任务书，通过查阅相关文献资料，在了解课题研究目的意义及现状等基础上，构建设计方案并进行充分论证，并撰写开题报告； (2)、建立相关模型，熟悉相关软件； (3)、完成系统控制分析； (4)、毕业设计说明书；3主要参考文献 1 刘新宇，电动机控制技术基础及应用M.北京：中国电力出版社，2011. 2 程宪平.机电传动与控制M.第三版，武汉：华中科技大学出版社，2014. 3 秦曾煌.电工学M.北京：高等教育出版社，2009. 4 陈
3、伯时.电力拖动自动控制系统J.北京:机械工业出版社,1992 5 李发海.电机原理及拖动基础M.北京:清华大学出版社,1993.设计各阶段名称起 止 日 期1阅读任务书，通过查阅资料，撰写开题报告并进行开题答辩；2014.11.-2014.12.312建立相关模型，熟悉相关软件；2015.1-2015.33中期答辩；2015.5.14完成模拟系统平台搭建，建立模型并分析；2015.5-2015.65撰写设计说明书，准备毕业答辩2015.6-审核人： 年 月 日基于Modelica语言的同步电动机启动控制回路仿真摘 要：本文应用Modelica面向对象多领域统一建模语言对三相交流同步电动机启动控
4、制进行建模及仿真，建模过程中主要包括各个元件建模以及元件之间建立逻辑连接。应用OpenModelica对模型进行了编译求解。结果表明：同步电动机机械特性曲线与理论机械特性曲线相符，且实现了同步电动机的启动控制仿真,也得到了相关的仿真曲线。关键字：Modelica，同步电动机，启动控制，模拟仿真Simulation for Starting Control Loop of Synchronous Motor Based On Modelica LanguageAbstract：In this paper, the Modelica is applied to the modeling and s
5、imulation for starting control of the three phase AC synchronous motor by the unified modeling of the object oriented and multi domain language. The modeling process mainly includes each modeling of components and establishing logical connection between the modeling components .Compiling and solving
6、 the model by OpenModelica. The results show that the Mechanical characteristic curve of synchronous motor are consistent with the theoretical mechanical characteristic curve, and the starting control simulation of the synchronous motor is realized，I also obtain the curves of relevant simulation.Key
7、 word：Modelica，synchronous motor，startingcontrol，simulation目录1 引言11.1 Modelica语言的形成和发展11.2 Modelica的应用领域11.3 机电传动的发展21.4 研究同步电动机启动的意义与目的32 同步电动机的启动原理42.1 同步电动机的基本结构42.2 同步电动机的工作原理和运行特性42.2.1 同步电动机的工作原理42.2.2 同步电动机的机械特性52.3 同步电动机的启动63 Modelica语言用法简介83.1 Modelica语言-模型要素83.1.1 变量83.1.2 方程与算法93.1.3 连接11
8、3.1.4 类与类型123.2 Modelica语言-建模功能143.2.1 面向对象建模143.2.2陈述式建模153.3 Modelica语言-函数163.3.1 函数定义163.3.2内置函数164 运用OpenModelica对同步电动机启动进行建模仿真164.1 OpenModelica建模164.1.1 主窗口164.1.2库浏览器184.1.3 错误列表194.1.4 新建一个Modelica类204.1.5基本的建模步骤204.2 OpenModelica的仿真214.2.1 运行脚本214.2.2 变量浏览器214.2.3曲线窗口224.2.4仿真输出栏244.2.5基本仿真
9、的步骤244.3同步电动机启动控制仿真254.3.1同步电动机的控制回路254.3.2同步电动机电路图中各个元件程序的编写264.3.3同步电动机启动控制的仿真304.3.4模型仿真求解324.3.5同步电动机仿真曲线分析374.3.5本节总结385 结论39参考文献40致 谢42III太原工业学院毕业设计（论文）1 引言1.1 Modelica语言的形成和发展 Modelica语言是由位于瑞典Link?ping的非赢利的组织Modelica协会开发的，也可以免费使用。它作为一种为支持有效的模型库开发应用和模型交换而设计的一种语言，而且建立在非因果模型之上、还支持数学方程和模型知识应用，用于复
10、杂的、大型的、异构的物理系统建模现代化的面向对象的语言21。它适用于很多领域的建模，例如有液压、电子、机械、机器人、汽车、航天应用，面向过程的应用和电力系统发配电等中的机电模型。Modelica中的模型是用离散方程、代数和微分方程等数学方法进行描述的。不用人工计算求解其中特定的变量，Modelica工具将会有足够的信息来本身自动决定求解，可使用专门的算法对具有超过10万个方程的大型模型的高效处理成为可能。Modelica适合并用于嵌入式控制系统和半实物仿真。 从1997年9月份Modelica语言1.0版本开始，到目前为止已升级到3.1版本。而且由于很多国家的合作，基于Modelica语言的模
11、型库的领域也扩展到了很多领域，并且还公开发布了13个免费共享模型库和6个付费的专业领域模型库，它的模型库覆盖了很多领域，例如燃料电池、系统动力学、汽车动力学、热动力、还有模糊控制等很多工程。所有使用到模型仿真的人员均可在Modelica协会的网站(www.modelica.org)下载这些可以共享的资源，而且利用这些资料用户可以很快而且很准确地构建自己的模型仿真应用。 Modelica语言现在仍在不断地完善中，到2008年已发布V3.0版语言规范。V3.0版相对2005年发布的V2.2版改动不大，主要是规范更加清晰，并且对模型差错问题提出了模型的限制性条件，在语法上有极少改动大部分没有改动，但
12、是有些部分改动没有保持向下兼容。1.2 Modelica的应用领域 在国内，基于Modelica对多领域物理系统统一建模的支持，OpenModelica、Mworkes平台可广泛应用于航空、航天、汽车、工程机械、能源设备和化工等诸多行业，以解决复杂产品设计中的多领域耦合问题。其中汽有：混合动力汽车快速原型设计、混合动力汽车能量管理系统设计与仿真、涡轮增压发动机的动态性能仿真与设计、双离合传动系统与控制系统设计、主动转向系统动态分析和设计、底盘与传动系统的实时硬件在环仿真、重型卡车底盘设计与动态性能分析、多种路面接触场景下的轮胎行为仿真分析、车辆动力性、燃油经济性与排放特性动态分析与优化设计、汽
13、车极限操控性能预测、汽车冷却系统动态仿真与设计、汽车空调系统设计。其中工程机械有：挖掘机液压和传动系统设计与动态仿、起重机伸缩臂动态性能仿真分析、高速液压剪切机动态特性分析、皮带传输设备系统设计、轮式装载机能耗优化设计、自卸车电传系统设计与动态仿真、物料装卸系统仿真与优化、固体泵动态性能分析、工程场景虚拟现实仿真等等。 在国外，使用Modelica语言建模仿真的应用很广泛横跨了很多的行业，如有：污水处理、动力、汽车、电力等，而且在福特、丰田、宝马、德国航空航天中心等也开始用Modelica语言进行建模仿真应用。由欧洲仿真协会EUROSIM领头，Dassault负责组织，联合奔驰、宝马、西门子、
14、ABB等很多国际知名公司，全面启动了创建欧洲最大的可实现资源库计划，共同构建了欧洲基于Modelica的模型库EUROSYSLIB。1.3 机电传动的发展 机电传动随着电机的发展而发展的。而且近几年自动控制系统也是不断地在发展。电机随着自动控制系统的发展广泛应用到了很多的领域，并且也出现了很多种可靠性高、精度高、快速性能好的控制电机。当今动力电机正向着大型化、巨型化发展，儿专用电机正在向着微型化、高精度化、长的寿命化发展。但是因为电机已经成为所有机电系统中的核心的元件，所以，机电传动将会把电机学、电子学、控制基础理论结合成为一体的一门新型学科。电动机的出现使得我们现代的生活变得越来越方便，而电动机有事机电传动系统中的关键部分。机电传动的发展基本经历了三个阶段，分别是成组拖动、单电机拖动和多电机拖动。其中的成组拖动是指用一台电动机经过天轴（或地轴）用皮带传动来驱动一组生产机械的拖动方式。现在这种拖动方式现在已经
