控制系统课程设计--转速反馈控制直流调速系统的仿真

控制系统课程设计--转速反馈控制直流调速系统的仿真

控制系统课程设计

设计内容:转速反馈控制直流调速系统的仿真

院 系: 信息科学与技术部 专 业: 电气工程及其自动化 班 级 : 11Q电 气7 班

目录

一.仿真软件的选

用 .......................................................................................................................... 1

1.1 MATLAB简

介 ................................................................................................................... 1

1.2 对SIMULINK的简

介 ...................................................................................................... 1 二.仿真框图及说

明 .......................................................................................................................... 2

2.1比例积分控制的直流调速系统的仿真框

图 ..................................................................... 2

2.2仿真参数要

求 ..................................................................................................................... 2 三.仿真模型图及参数设

置 .............................................................................................................. 2 四.仿真结

果 ...................................................................................................................................... 4

4.1 仿真过

程 ............................................................................................................................ 4

4.2调节器参数的调

整 ............................................................................................................. 6 五. 总

结............................................................................................................................................ 8 六.参考文

献 ...................................................................................................................................... 9 七.致

谢.............................................................................................................................................. 9

一.仿真软件的选用 1.1 MATLAB简介

MATLAB是由美国mathworks公司发布的主要面对科学计算、可视化以及交互式程序设计的高科技计算环境。它将数值分析、矩阵计算、科学数据可视化以及非线性动态系统的建模和仿真等诸多强大功能集成在一个易于使用的视窗环境中，为科

学研究、工程设计以及必须进行有效数值计算的众多科学领域提供了一种全面的解决方案，并在很大程度上摆脱了传统非交互式程序设计语言(如C、Fortran)的编辑模式，代表了当今国际科学计算软件的先进水平。

MATLAB和Mathematica、Maple并称为三大数学软件。它在数学类科技应用软件中在数值计算方面首屈一指。MATLAB可以进行矩阵运算、绘制函数和数据、实现算法、创建用户界面、连接其他编程语言的程序等，主要应用于工程计算、控制设计、信号处理与通讯、图像处理、信号检测、金融建模设计与分析等领域。

MATLAB的基本数据单位是矩阵，它的指令表达式与数学、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB来解算问题要比用C，FORTRAN等语言完成相同的事情简捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等软件的优点，使MATLAB成为一个强大的数学软件。在新的版本中也加入了对C，FORTRAN，C++，JAVA的支持。

本课题就是充分利用了MATLAB的系统仿真的强大功能，利用仿真，以及仿真出的结果，客观的表现出转速反馈控制直流调速系统的运行现象。 1.2 对SIMULINK的简介

Simulink是MATLAB最重要的组件之一，它提供一个动态系统建模、仿真和综合分析的集成环境。在该环境中，无需大量书写程序，而只需要通过简单直观的鼠标操作，就可构造出复杂的系统。Simulink具有适应面广、结构和流程清晰及仿真精细、贴近实际、效率高、灵活等优点，并基于以上优点Simulink已被广泛应用于控制理论和数字信号处理的复杂仿真和设计。同时有大量的第三方软件和硬件可应用于或被要求应用于Simulink。

功能

Simulink是MATLAB中的一种可视化仿真工具， 是一种基于MATLAB的框图设计环境，是实现动态系统建模、仿真和分析的一个软件包，被广泛应用于线性系统、非线性系统、数字控制及数字信号处理的建模和仿真中。Simulink可以用连

续采样时间、离散采样时间或两种混合的采样时间进行建模，它也支持多速率系统，也就是系统中的不同部分具有不同的采样速率。为了创建动态系统模型，Simulink提供了一个建立模型方块图的图形用户接口(GUI) ，这个创建过程只需单击和拖动鼠标操作就能完成，它提供了一种更快捷、直接明了的方式，而且用户可以立即看到系统的仿真结果。

Simulink®是用于动态系统和嵌入式系统的多领域仿真和基于模型的设计工具。对各种时变系统，包括通讯、控制、信号处理、视频处理和图像处理系统，Simulink提供了交互式图形化环境和可定制模块库来对其进行设计、仿真、执行和测试。.

构架在Simulink基础之上的其他产品扩展了Simulink多领域建模功能，也提供了用于设计、执行、验证和确认任务的相应工具。Simulink与MATLAB®

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紧密集成，可以直接访问MATLAB大量的工具来进行算法研发、仿真的分析和可视化、批处理脚本的创建、建模环境的定制以及信号参数和测试数据的定义。

特点

丰富的可扩充的预定义模块库

交互式的图形编辑器来组合和管理直观的模块图 以设计功能的层次性来分割模型，实现对复杂设计的管理

通过Model Explorer 导航、创建、配置、搜索模型中的任意信号、参数、属性，生成模型代码

提供API用于与其他仿真程序的连接或与手写代码集成

使用Embedded MATLAB? 模块在Simulink和嵌入式系统执行中调用MATLAB算法

使用定步长或变步长运行仿真，根据仿真模式(Normal,Accelerator,Rapid

Accelerator)来决定以解释性的方式运行或以编译C代码的形式来运行模型 图形化的调试器和剖析器来检查仿真结果，诊断设计的性能和异常行为 可访问MATLAB从而对结果进行分析与可视化，定制建模环境，定义信号参数和测试数据

模型分析和诊断工具来保证模型的一致性，确定模型中的错误 二.仿真框图及说明

2.1比例积分控制的直流调速系统的仿真框图 见图1。

图1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图 2.2仿真参数要求

TCme直流电动机:220V、55A、1000r/min,=0.192min/r Ks晶闸管装置的放大系数:=44 电枢回路总电阻:R=1.0Ω

TTlm时间常数:=0,。00167s，=0.075s 转速反馈系数:α=0.01V?min/r 三.仿真模型图及参数设置

进入MATLAB界面，单击工具栏中的SIMULINK图标，打开SIMULINK的模块 2

浏览器窗口。如图2所示。