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1、双闭环直流调速系统仿真利用MATLAB下的SIMULINK软件和电力系统模块库(SimPowerSystems)进行系统仿真 是十分简单和直观的，用户可以用图形化的方法直接建立起仿真系统的模型，并通过 SIMULINK环境中的菜单直接启动系统的仿真过程，同时将结果在示波器上显示出来。掌握 了强大的SIMULINK 工具后，会大大增强用户系统仿真的能力。在教材2.32.4节中，对工 程实践中用得最多的典型I型系统和典型II型系统的设计方法进行了详细的分析，在此基 础上，利用SIMULINK软件仿真能对调节器的参数进行更为方便的调整，可以更为直观地得 到系统仿真的结果，从而加深对工程设计方法的理解
2、。下面就以例题2 1，2 2设计的转速、电流反馈控制的直流调速系统为例，学习SIMULINK软件的运动控制系统仿真方法。1仿真模型的建立进入MATLAB，单击MATLAB命令窗口工具栏中的SIMULINK图标，或直接键入SIMULINK命令，打开SIMULINK模块浏览器窗口，如图2-52所示。由于版本的不同，各个版本的模块 浏览器的表示形式略有不同，但不影响基本功能的使用。西雪型型劉划wslsilCD_ +.图2-52SIMULINK模块浏览器窗口(1) 打开模型编辑窗口：通过单击SIMULINK工具栏中新模型的图标或选择File-New Model菜单项实现。(2) 复制相关模块：双击所需
3、子模块库图标，则可打开它，以鼠标左键选中所需的子 模块，拖入模型编辑窗口。在本例中，需要打开SimPowerSys tems模块库，从Elec trical Source组选中AC Volt age Source 和 DC Vol tage Source 模块拖入模型编辑窗口，从 Elemen ts 组选中 Series RLC Branch和Three-Phase Transfomer模块拖入模型编辑窗口，从Machines组选中DC Machine模块拖入模型编辑窗口，从Power Electronics组选中Universal Bridge模块拖 入模型编辑窗口，从Measurement
4、s组选中Voltage Measurement模块拖入模型编辑窗口，从Connectors组选中Ground和T Connector模块拖入模型编辑窗口需要从Simulink模块库中把Source组中的Step模块拖入模型编辑窗口；把Math组 中的Sum和Gain模块拖入模型编辑窗口；把Continuous组中的Transfer Fen模块拖入模 型编辑窗口；把Sinks组中的Scope模块拖入模型编辑窗口；把Signal Rounting组中的 Demux模块拖入模型编辑窗口；此外，我们还需要ASR、ACR和Pulse Genera tor三个子系统模块。至此，我们已经 把转速电流双闭环直
5、流调速系统的仿真结构框图所需的模块都已拖入模型编辑窗口。如图 2-53所示。图2-53模型编辑窗口(3) 修改模块参数：双击模块图案，则出现关于该图案的对话框，通过修改对话框内容 来设定模块的参数。在本例中，双击加法器模块Sum，打开如图2-54所示的对话框，在List of Signs栏 目描述加法器三路输入的符号，其中|表示该路没有信号，所以用|+-取代原来的符号，得到 动态结构框图中所需的减法器模块了。图2-54加法器模块对话框双击传递函数模块(Transfer Fen),则将打开如图2-55所示的对话框，只需在其分 子Numerator和分母Denominator栏目分别填写系统的分子
6、多项式和分母多项式系数，例如 0.002s+1是用向量0.002 1来表示的。在这里我们用它可以构建转速、电流反馈滤波器和 给定滤波器。图2-55传递函数模块对话框双击阶跃输入模块(Step)可以把阶跃时刻(Step time)参数从默认的1改到0,把阶跃 值(Final value)从默认的1改到10。图2-56阶跃输入模块对话框双击交流电压源(AC Voltage Source)得到下图2-57，修改峰值(Peak amplitude)默 认的参数100为200*sqrt(2),修改频率(Frequency)默认参数为50。为了形成三相交流 电源，三个AC Vol tageSource的P
7、hase项依次填入0、-120、-240，分别对应uA、uB、uC。(标注uA、uB、uC，可以通过单击AC Voltage Source进行修改。)图2-57交流电压源模块对话框双击直流电压源模块(DC Voltage Source)得到下图2-58，修改Amplitude即改变了 电压源的幅值。这里此模块用作直流电动机的励磁电源，幅值为220V。Block Fvueters： DC Tolt=aige SfvcDC oltage Sc-iTfcp Ijti：=lek 1.11nkIiIm：=lL DC woltage Euirfce.F：xt-：=UTiPter sAnipLi tndr
8、(V):|iooHe=isixfemerLt3|Ni：meOKC ：tlc elApply图2-58直流电压源模块对话框双击三相变压器模块出现下图2-59对话框。修改额定功率和频率项(Nominal power and frequency)为2e6, 50。对于提供电机电源的变压器，选择其ABC原边绕组联结(Winding l(ABC) connection)为Delta(Dll)(三角形，电压相位领先Y联结30),修改绕组参数 (Winding parameters)为 380(相电压 VI Ph-Ph)；选择 abc 副边绕组联结(Winding 2 (abc) connection)为丫
9、(星形，无中线)，修改绕组参数(Winding parameters)为213 (相电压V2 Ph-Ph)。对于提供同步脉冲电源的变压器，选择其ABC原边绕组联结为Delta(Dl 1),修改 绕组参数为380；选择abc副边绕组联结为Y,修改绕组参数为15；修改其磁阻(Rm)为500, 励磁电感(Lm )为500。图2-59变压器模块对话框三相桥式可控整流电路模块(6-pulse thyristor bridge)的A、B、C三个输入端连接 三相电源或三相变压器的二次侧；它的两个输出端K和A,则输出整流后的直流电压，其中 K端为“ + ”，A端为“-”模型的脉冲输入端pulse用于接入晶闸管
10、的触发信号。双击模块弹出对 话框图2-60。四个参 数分别是导 通电阻(Thyristor on-state resitance)、导通电感(Thyristor on-state inductance)、缓冲电阻(Snubber resistance)、 缓冲电容(Snubber capacitance)。图2-60三相可控整流电路模块对话框直流电机模块(DC Machine)，F+和F-是直流电机励磁绕组的连接端，A+和A-是电机电 枢绕组的联结端，TL是电机负载转矩的输入端。m端用于输出电机的内部变量和状态，在该 端可以输出电机转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩四项参数。双击模块打开对话框
11、图2-61。修改参数电枢电阻和电感(Armature resistance and inductance)为0.21 0.0021，励磁电阻和电感(Field resistance and induetance)为 146.7 0，励磁和电枢互感(Field-armature mutual inductance)为 0.84,转动惯量 (Total inertia)为 0.572，粘滞摩擦系数(Viscous friction coefficient)为 0.01， 库仑摩擦转矩(Coulomb friction torque)为 1.9,初始角速度(initial speed)为 0.1。B
12、loch Faz-aneters； DC dkiiLeDC rTiichirL QriaskJ CLinijThi s block impleniEnt5 a 5ep：t_ately 已Kcit已d. DC niachin已.Acc ess 1 s pr ovi ded tc the 1 eld. ccnTLecti dtle s o that 七心 machine caiL tie u已d az a. zhuiLt一匚irtl已匚trid or as&r i es_ cnniLect&d. DC machine.Injmt 1 =ltli1 outjmt 1 : p osi ti ve se
13、nd. rLtnative :eltriatui-e tHrriin：=LL5Injmt M ：=ltli1 outjnit M : p oei tive ：=ltl1 Relative i eLit h-rnin：il5Tnjnjt 3: Load, torquelit卫Lit 3 : Simulink TieasiirefrieiLt outpnt w la If Te F：f：iJTiet 已 r 呂AjTTiatirre r已5Lst：rnz已:rid iniiuct；iiLC已Eel ihnw) La (HJ I U.E 0.012F i t：Ld rezi e + ：=lTli：
14、and. 1 nduct ：=LTLce Rt I.oFliti eJ L I.H.I | 24012UF ield：fTi；itiirp rnutual iTLduct；TLce Laf (HJ :HTotal in&rtia J (kg. mryiscus fritiaiL 匚。已Ei ciunt Em (N. m. sj1C ouLc-rTit- tri-:ti otl twqm Tt IN. m)1Initial 吕f已td (x：=l4/a);OICC ：tlc elH：P图2-61直流电机模块对话框 双击Gain可修改增益。图2-62增益模块对话框 双击Series RLC Bra
15、nch,可依次修改电阻、电感和电容。B1ck Faraaietera： Seri es ELC BrunchS er i e s RLC Br:eltlcK Gti as kJ Q 1 rik.)IfTipleTierLts a ser i es FlL匚 br：=Lrich.r：=Lf：=UTieters止e “ 呂 t :辽lu e E COIuri 牙 j ；图2-63 RLC串联电路模块对话框双击示波器出现图2-64，点击一，即可打开图2-65(a)所示对话框。改变Number of axes就可改变接入信号的个数。还可以右击选择Axes proporties得到图2-65(b)，通过修 改Title来设置所显示参量的名字。图2-64示波器模块对话框图2-65(a)示波器参数修改对话框图2-65(b)示波器坐标轴参数修改对话框双击信号分解模块(Demux)，通过修改(Number of outputs)可以改变输出信号的个数。图2-66分解模块对话框ASR、ACR其实是由放大器、积分器、加法器、限幅器组成的两个结构完全一样的控制 环节。它们用了来自Math组的G
