matlab离散系统仿真

1、1例1 控制部分为离散环节 ，被控对象为两个连续环节 ， ，其中一个有反馈环，反馈环引入零阶保持器，输入为阶跃信号。 创建模型并仿真 离散系统仿真2离散系统仿真(1) 选择一个“Step”模块，选择两个“Transfer Fcn”模块，选择两个“Sum”模块，选择两个“Scope”模块，选择一个“Gain”模块，在“Discrete”模块库选择一个“Discrete Filter”和一个“Zero-Order Hold”模块。(2) 连接模块，将反馈环的“Gain”模块和“Zero-Order Hold”模块翻转。(3) 设置参数，“Discrete Filter”和“Zero-Order H

2、old”模块的“Sample time”都设置为0.1s。(4) 添加文本注释，系统框图如下图所示。3离散系统仿真图 离散系统框图4(5) 设置颜色，Simulink 为帮助用户方便地跟踪不同采样频率的运作范围和信号流向，可以采用不同的颜色表示不同的采样频率，选择菜单“Format”-“Sample time color”，就可以看到不同采样频率的模块颜色不同。(6) 开始仿真， 在Simulink 模型窗口， 选择菜单“ Simulation ” -“ Simulation parameters”，将“Max step size”设置为0.05s，则两个示波器“Scope”和“Scope1”

3、的显示如下图所示。离散系统仿真T=Tk=0.1 (a) d(k)示波器显示 (b) y(t)示波器显示建立子系统 例2 打开例1建立的模型，将控制对象中的第一个连续环节的反馈环建立为一个子系统。 在模型窗口中，将控制对象中的第一个连续环节的反馈环用鼠标拖出的虚线框框住，选择菜单“Edit”-“Create subsystem”，则系统如下图所示。建立子系统 双击子系统，则会出现“Subsystem”模型窗口，如下图所示。可以看到子系统模型除了用鼠标框住的两个环节，还自动添加了一个输入模块“In1”和一个输出模块“Out1”。图1 子系统模型窗口建立子系统例3 在例2的基础上建立新子系统，将模型

4、的控制对象中的第一个对象环节整个作为一个子系统。 将例2的所有对象都复制到新的空白模型窗口中，双击打开子系统“Subsystem”，则出现如图1 所示的子系统模型窗口，添加模型构成反馈环形成闭环系统，如图2 所示。建立子系统 然后将系统模型修改为如下图所示的系统。10MATLAB在直流电机仿真中的应用 目前，电机控制系统越来截止复杂，不断有新的控制算法被采用。仿真是对其进行研究的一重要的不可缺少的手段。 结合Matlab/Simulink 的特点，建立直流电动机仿真模型。在建模与仿真之后，可利用Simulink 将模型封装起来，使用时只需调用该模型并输入电机参数即可，为电机调整系统及控制方法的

5、仿真研究提供了一种性能可靠、使用方便的电机通用仿真模型11MATLAB在直流电机仿真中的应用 直流电动机的数学模型 额定励磁下直流电动机电枢回路电压平衡方程为： (1) 忽略粘性摩擦转矩衡方程为： (2) MATLAB在直流电机仿真中的应用1、Simulink下建立电动机仿真模型；2、将电动机仿真模型进行封装；3、电动机仿真模型正确性的验证(给定参数：Ue=220V, Ie=53A, Ne=1560r/min, Ld=0.015H, Rd=0.5, Ce=0.132, GD2=22.45, Cm=(30/pi)*Ce, 固定转矩为67, IL=30A)12MATLAB在直流电机仿真中的应用13

6、图2 直流电动机仿真模型MATLAB在直流电机仿真中的应用14 封装后电机模型如上图所示，这样就在Simulink中构造了一个环节表示直流电动机的通用仿真模型，使用时只需要鼠标在库元件中拖出并双击该环节，弹出参数后输入相应的电机参数 ，即可应用到仿真研究中。MATLAB在直流电机仿真中的应用15 根据题目所给参数对仿真模型进行验证，Ue=220V, Ie=53A, Ne=1560r/min, Ld=0.015H, Rd=0.5, Ce=0.132, GD2=22.45, Cm=(30/pi)*Ce, 固定转矩为67, IL=30A。 因电机额定电压为220V，若给电机加上220V的阶跃信号，电

7、机转速就在1560r/min左右，仿真结果如下图所示。MATLAB在交流电机仿真中的应用16 直流电机的磁通由励磁绕组产生，动态数学模型可以在电枢合上电源以前建立起来而不参与系统的动态过程。因此，它的模型只有一个输入变量-电枢电压和一个输出量-电机转速，在控制对象中含有机电时间常数Tm和电枢回路电磁时间常数Tl ，如果电力电子变换装置也计入控制对象，则还有滞后的时间常数Ts 。在工程上能够允许的一些假定条件下，可以描述成单变量（单输入单输出）的三阶线性系统2，完全可以应用经典的线性控制理论和由它发展出来的工程设计方法进行分析与设计。MATLAB在交流电机仿真中的应用17 交流电机的数学模型和直

8、流电机模型相比有着本质上的区别。1）异步电机变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（电流）和频率两种独立的输入变量。在输出变量中，除转速外，磁通也得算一个独立的输出变量；2）在异步电机中，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通得到感应电动势，由于它们都是同时变化的，在数学模型中就含有两个变量的乘积项；3）三相异步电机定子有三个绕组，转子也可等效为三个绕组，每个绕组产生磁通时都有自己的电磁惯性，再算上运动系统的机电惯性，和转速与转角的积分关系，即使不考虑变频装置的滞后因素，也是一个八阶系统。MATLAB在交流电机仿真中的应用18 在研究异步电机的多变量非线性数学模型时，一般作如下的

9、假设：1）忽略空间谐波，设三相绕组对称，在空间互差120电角度，所产生的磁动势沿气隙周围按正弦规律分布；2）忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的，忽略铁心损耗；3）不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。 在此基础上，建立的异步电机的数学模型一般由电压方程、磁链方程、转矩阵方程和电力拖动系统运动方程组成。MATLAB在交流电机仿真中的应用19MATLAB在交流电机仿真中的应用20 以上各式便构成在恒转矩负载下三相异步电机的多变量非线性数学模型，用结构图表示出来如下图所示。MATLAB在交流电机仿真中的应用21 异步电机数学模型之所以复杂，关键是因为有一个复杂的 66 电感矩阵，它体现了

10、影响磁链和受磁链影响的复杂关系。因此，要简化数学模型，须从简化磁链关系入手，进行坐标变换。异步电机数学模型是建立在三相静止的ABC坐标系上，需要它变换到两相坐标系统上。由于两相坐标轴互相垂直，两相绕组之间没有磁的耦合，仅此一点，就会使数学模型简单了许多。MATLAB在交流电机仿真中的应用22Simulink模型设计时主要有3/2转换模型，定子磁链电动机模型，2/3转换模型三个子系统级成。首先根据状态方程画出未经封装的各子系统模型。3/2转换模型2/3转换模型MATLAB在交流电机仿真中的应用23定子磁链电动机模型MATLAB在交流电机仿真中的应用24定子磁链电动机模型 经过分组封装的模型如下图。模型的输入是电动机的定子电压和电流及转子转速，输出定子磁链和电流及转距，实际电流和估计电流可以用来调整模型的精度。可以看到采用Subsystem非常地方便、简捷。这一点尤其在复杂的系统建模中表现地更为突出。25将上图所示的结构图进行模块处理解： 1. 对模块名进行修改，如单击传递函数模块标题“Transfer Fcn”，将其原字符删除，并输入汉字“传递函数”，同理将其他模块也改为汉字标题； 2. 将相