自动化专业综合实验1报告

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1、安徽工程大学机电学院安徽工程大学机电学院 自动化专业实验报告自动化专业实验报告 实践内容实践内容：综合实验综合实验 1 1 姓姓名名：* 班班级级: :自动化自动化 学学号号: :* 指导老师指导老师: :*、*、* 2013 年 6 月 实验报告自动化专业综合实验 1 1 目录 matlab电机控制综合仿真实验一电机控制综合仿真实验一 任务一任务一：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

2、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。 写报告时必须包含仿真模型图和绘制的曲线图。 二.实验步骤： 1.在 matlab7.1 中新建 model 文本并打开 simulink 依次找到所需的模块拖到 model 文 本中。 2.将各模块按照实验要求进行连接，并修改相应的参数和元件内容。 3.封装 pi 控制器子系统，按下图搭建 pi 控制器并创建子系统，然后封装在更改 kp， ki 的值。 （

3、如下图所示） 图图 1-1PI 子系统子系统kp,ki 赋初值赋初值 实验报告自动化专业综合实验 1 2 4. 封装电机控制器子系统。 5。将数据导出到 workspace 中，在 simlink 中找到 To Workspace 将示波器及反馈数据 导出到工作空间并在 model 文本中运行，通过示波器观察相应的波形。 三 .实验电路图： 图图 1-2实验的电路图实验的电路图 电机相关参数如下： 图图 1-3电机相关参数图电机相关参数图 实验报告自动化专业综合实验 1 3 仿真电路图运行结果如下图所示： 图图 1-4运行结果图（示波器图形）运行结果图（示波器图形） 、 实验报告自动化专业综合

4、实验 1 4 matlab电机控制综合仿真实验电机控制综合仿真实验二 任务二任务二：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： eMa TCI 动力学平衡方程： eLm d TTBJ dt 电机模块要求封装，参数 2 0.05kg mJ ，0.02N m s m B ，165 m C，0.01Wb，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。找到较理想的 PI 参数， 为下个任务做准备。 二二.

5、实验步骤：实验步骤： 1.在 matlab7.1 中新建 model 文件并在 simulink 中找到相应的模块拖到 model 文件中。 2.搭建电机 DCmotor 模块，按照任务所给的方程搭建电路如下： 图图 2-1电机封装子系统图电机封装子系统图 3.修改 pi 控制器的参数， 然后调试成功后在 simulink 中找到 To Workspace 将示波器将数据 导出到工作空间。注意将 To Workspace 中 save format 改为 array 以便于可以导出到工作空 实验报告自动化专业综合实验 1 5 间。 （如下图所示） 图图 2-2PI 子系统子系统kp,ki 赋初

6、值赋初值 4.调试运行，观察示波器的图像，直到找到最好的状态。 5.电机子系统参数设置（如下图所示） ： 图图 2-3电机子系统参数设置电机子系统参数设置 三.实验电路图： 图图 2-4实验电路图实验电路图 四.实验数据图（仿真电路示波器图形） ： 实验报告自动化专业综合实验 1 6 图图 2-5仿真电路示波器图形仿真电路示波器图形 实验报告自动化专业综合实验 1 7 matlab电机控制综合仿真实验电机控制综合仿真实验三 任务三任务三：修改任务二的模型，使其 PI 控制参数来自外部变量设定，将速度偏差的仿真结果 导出到工作空间（to workspace） ，用 m 文件编写一段循环程序调用任

7、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，绘制仿真结果曲线图。 M 文件中包含：设定 PI 参数调用仿真模型速度偏差的最大值不超过 105 在 2s 后 小于某个设定值 0.001，不满足，则修改 PI 参数（用循环的方式修改，Kp 在 0.5 左右 变化，Ki 在 3 左右变化） 最后用 plot 画出速度和转矩波形，用 subplot 将两个图画在一个窗口。 求数组长度函数 length()，最大值函数 max()，subplot，plot 实验步

8、骤：实验步骤： 1打开 matlab7.1 软件，找到并打开上次实验的 model 文件根据这次的实验要求需要修改 pi 控制器， 按照下图修改（所需的模块在 simulink 中找到，然后将 pi 控制器做成子系统并修改输入输出的 名称） ： 实验报告自动化专业综合实验 1 8 图图 3-1PI 控制器子系统控制器子系统 2.搭建电机 DCmotor 模块，按照任务所给的方程搭建电路如下： 图图 3-2电机封装子系统图电机封装子系统图 3.电机子系统参数设置（如下图所示） ： 图图 3-3电机子系统参数设置电机子系统参数设置 实验报告自动化专业综合实验 1 9 4.将实验数据到出到 work

9、space，在 simulink 中找到 To Workspace，修改 To Workspace 属性 save format 全部改为 array，并重新命名。 用m文件对PI参数进行调整，在file中找到新建m文件然后输入以下程序(并用plot画 图)： 程序如下所示： clear clc clf sum=0 esp=0.01 for kp=0.2:0.1:0.8 for ki=2:10 sim(untitled.mdl,3) n=length(err) ave=mean(err(n-99:n) if aveesp break end end end subplot(211); plot

10、(t,w,r),title(zhuansu) subplot(212); plot(t,te,b),title(zhuanju) 运行程序，结果见图 3-6转速和转矩波形图 一. 实验电路图： 实验报告自动化专业综合实验 1 10 图图 3-4实验电路图实验电路图 二：实验仿真电路中示波器图形： 图图 3-5仿真电路中示波器图形仿真电路中示波器图形 实验报告自动化专业综合实验 1 11 二. 实验数据图（运行程序后的转速和转矩波形图） ： 图图 3-6转速和转矩波形图转速和转矩波形图 实验报告自动化专业综合实验 1 12 matlab电机控制综合仿真实验四电机控制综合仿真实验四 任务四任务四：

11、异步电机调速方法仿真 从 HelpDemosSimPowerSystemsGeneral Demos 中调出 AC Motor Drive - Vector Control (discrete) （power_acdrive.mdl）和 Asynchronous Machine（power_pwm.mdl） ，运行 看看结果，并找到相应的模块在哪，并试着自己建立同样的模型；改变控制器参数，得出 不同的结果，并分析不同参数对跟踪结果的影响。 实验步骤：实验步骤： 打开 matlab7.1 软件按照实验任务要求依次找到相应的模块（如下图所示） ，并找出三相异步电机 矢量控制仿真系统的相应的模块，在

12、 matlab7.1 软件中新建一个 model 文件根据AC Motor Drive - Vector Control (discrete) （power_acdrive.mdl）和 Asynchronous Machine（power_pwm.mdl） 所 给 的 电 路 图 建 立 两 个 完 全 相 同 的 AC Motor Drive - Vector Control (discrete) （power_acdrive.mdl）和 Asynchronous Machine（power_pwm.mdl）系统。 图图 4-1AC Motor Drive - Vector Control

13、(discrete) 实验报告自动化专业综合实验 1 13 图图 4-2Asynchronous Machine（power_pwm.mdl） 实验报告自动化专业综合实验 1 14 Protel综合仿真实验一综合仿真实验一 任务一任务一：绘制一个简单的原理图 新建一原理图文件（filenewschematic document） ，加载 miscellaneous devices.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 toolspereferencesschematic 将 options 选项卡中 Auto-junction 打钩，

14、 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，完成原理图绘制。 二二, 实验步骤：实验步骤： 1.打开 protell99 软件，新建原理图文件按照 filenewschematic document 建立，然后给 文件命名并保存。 2.加载是按所需的库文件 miscellaneous devices.ddb 在 tools 工具选项里找到添加库文件并 找到所需的库文件进行添加。 3.放置元器件，在库文件里找到实验要求中相应的元器件 place 到原理图中，添加完所有 的元器件后按适当的位置排列好用（即导线）连接元器件。 封装所有元器件，选

15、中元器件右击在 footprint 里填写封装内容。封装内容如下所示： 编号封装元件库名 R1、R2、R3、R4、R5AXIAL0.4RES2 RwVR3POT2 AR1、AR2DIP6OPAMP D1、D2DIODE0.4DIODE TUNNEL C1005CAP 三，实验绘制的原理图： R5 RES2 R1 RES2 R2 RES2 R3 RES2 R4 RES2 C1 CAP AR1 OPAMP AR2 OPAMP R6 POT2 D1 DIODE TUNNEL D2 DIODE TUNNEL GND +VCC -VEE -VEE +VCC -VEE GND vo2 vo1 图图 1-1

16、实验绘制的原理图实验绘制的原理图 实验报告自动化专业综合实验 1 15 Protel综合仿真实验二综合仿真实验二 任务二任务二：新建原理图库文件（filenewschematic library document） ，绘制两个元件（NPN 三极管和 JK 触发器） 二二,实验步骤：实验步骤： 1. 打开实验软件 protell99,新建原理图库文件按照 filenewschematic librarydocument 顺 序建立新的库文件，然后给文件命名并保存。 2. 绘制原件图： 实验要求绘制 NPN,和 JK 触发器的原件图。 先绘制 NPN 原件图用绘图工具 栏的画弧画一个圆，然后用线画竖线和斜线双击后可以调节线的粗细粗一些。画三角 行时用多边形绘制命令绘制