基于Matlab的直流电机PWM调速仿真

1、1基于基于Matlab的直流电机的直流电机PWM调速仿真调速仿真 姓名：周阳姓名：周阳专业：控制研专业：控制研13学号：学号：2013312110102 电路系统数学模型的建立电路系统数学模型的建立 由物理定律，列写电路系统微分方程由物理定律，列写电路系统微分方程当电路闭合时：当电路闭合时：对回路：对回路：对转子：对转子：则由（则由（1 1）（）（2 2）可知）可知（3 3）（）（4 4）即为电路系统微分方程表达式，由于（）即为电路系统微分方程表达式，由于（4 4）为非线性的，所以，不能写成状态方程形式。为非线性的，所以，不能写成状态方程形式。2图一、系统简化电路图i iR Rd di iu

2、u= =R R + +L L- -k k n n( ( 1 1) )d dt t2 2i in nd dn nJ J= =k k i i- -k k n n( ( 2 2) )d dt ti iR Rd di i= =( ( - -R R i i+ +k k n n- -u u) )/ /L L ( ( 3 3) )d dt t)/2 2i in nd dn n= =( ( k k i i- -k k n nJ J( ( 4 4) )d dt t3二、电路系统参数设置二、电路系统参数设置电源电压电源电压u u设为：设为：U0=30V额定转速额定转速n n设为：设为： Nm=1500转/分=25

3、转/秒回路参数设为：回路参数设为： L=0.065H; Ri=0.72;转动惯量设为转动惯量设为: : J=0.36PDPD参数设为参数设为: : kr=1.0; ki=0.5;kn=0.0027; kp=0.05;kd=0.33;图一、系统简化电路图4 三、电路系统原理分析三、电路系统原理分析 仿真时仿真时PDPD参数的选取是难点参数的选取是难点, ,其对系统的影响至关其对系统的影响至关重要。在选择重要。在选择PDPD参数时应综合考虑参数时应综合考虑kpkp、kiki、kd kd 的的变化给系统带来的影响变化给系统带来的影响, ,具体可以按照先比例后积具体可以按照先比例后积分再微分的顺序反复

4、调试参数。分再微分的顺序反复调试参数。速度指令 调节器电力开关变流装置电网电源MLRIUdTGUcUnUi电流反馈速度反馈 双环直流调速系统的一般结构Un速度电流调节器Ui*+-+-daa电流内环转速外环ASRACRUPE5 四、四、matlab仿真程序仿真程序%电源电压u设为：U0=30V%额定转速n设为： Nm=1500转/分=25转/秒%回路参数设为： L=0.065H; Ri=0.72;%转动惯量设为: J=0.36%PD参数设为: kr=1.0; ki=0.5;kn=0.0027; % kp=0.05;kd=0.33;%主函数function zhouyang ()dt=0.0033

5、; %采样步长x=0;0; %电流、转速初值设为0y=x;t=0;Nm=1500; %给定额定电压for i=1:2000 %数值求解 t=t i*dt; x=x+(dt*F(x,Nm); %欧拉方法 y=y,x;end%绘图figure X1=t;X2=y(1,:);subplot(2,1,1) plot(X1,X2,LineWidth,2); %绘制电流曲线title(fontsize12转速: 横轴单位秒 s, 纵轴单位安培 A)X3=y(2,:);subplot(2,1,2)plot(X1,X3,r,LineWidth,2); %绘制转速曲线 title(fontsize12转速: 横

6、轴单位秒 s, 纵轴单位转每秒 r/s)6 四、四、matlab仿真程序仿真程序f%子函数定义unction dx=F(x,Nm)L=0.065;J=0.36;R=0.72; %限流电阻kr=1.0;ki=0.5;kn=0.0027;U0=30; %电源电压i=x(1);n=x(2);kp=0.05;kd=0.33;dn=(ki*i-kn*n2)/J; %转速状态方程du=kd*(kp*(Nm-n)-dn); %通过PWM器件调制后的输出电压P=du; di=(-R*i-kr*n+P)/L; %电流状态方程dx(1)=di;dx(2)=dn;if(PU0) P=U0;endif(PU0) P=0;end 五、五、matlab仿真结果仿真结果分析：在以上参数选取的条件下分析：在以上参数选取的条件下 电流电流i=3.5A(i=3.5A(此时电机启动尖峰电流为此时电机启动尖峰电流为18A18A，持续时，持续