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1、在经历了一开始短时间的波动后，在仿真开始秒后即趋向于稳定，由图可见输出的机械转速则稳步提高，最后稳定在rm的峰值附近。IqsAtimes图定子q相电流的时间响应IdsAtimes图定子d相电流的时间响应IdrAtimes图转子d相电流的时间响应IqrAtimes图转子q相电流的时间响应TENmtimes图电磁转矩的时间响应wmradstimes图输出转速的时间响应小结本次模拟主要仿真同步电机的起动特性，从输出图象可以看出，系统在经历了一开始的动荡后，在段时间内稳定在一定转速上，达到稳定状态。证明设计基本达到了预期目标。第章结论由于面向对象技术存在一系列突出优点，近年来这种技术越来越受到人们的重视，对它的应用和研究遍及计算机软件和硬件的各个领域。用模块化、抽象、局部化和模块独立等原理及结构程序设计技术指导面向对象程序设计，能够提高软件的开发效率，增加软件的可理解性和可维护性。当功能需求变化时，无须重新创建工程，只须在原有的基础上作一些增加、删除或修改即可。而且如要产生新的功能也可用原有的类派生而成，可

2、具之一。MATLAB的一系列的特殊应用解决方案称为工具箱(toolboxes)。作为用户不可缺少的工具箱，它可以使你学习和使用专门技术。工具箱包含着Mfile集，它使MATLAB可延展至解决特殊类的问题。在工具箱的范围内可以解决单个过程，控制系统，神经 络，模糊逻辑，小波，仿真及其他很多问题。经过几十年的完善和扩充，它已发展成线形代数课程的标准工具。在美国，MATLAB是大学生和研究生必修的课程之一。美国许多大学的实验室都安装有MATLAB，供学习和研究之用。它集数值分析、矩阵运算、信 处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。其包含的SIMULINK是用于在MATLAB下建立系统框图和仿真环境的组件，其包含有大量的模块集，可以很方便的调取各种模块来搭建所构想的试验平台，同时SIMULINK还提供时域和频域分析工具，能够直接绘制系统的Bode图和Nyquist图。[]MATLAB系统可分为五个部分:MATLAB语言。这是一种高级矩阵语言，其有着控制流程状态，功能，数据结构，输入输出

3、。．薛定宇陈阳泉系统仿真技术与应用北京：清华大学出版 ，。．任兴权控制系统仿真与计算机辅助设计沈阳：东北大学出版 ，。．陈衍同步电机运行基本理论与计算机算法北京：水力电子出版 ，。．李发海王岩电机与拖动基础(第版)北京：清华大学出版 ，。．MohandmokhtariandMichelMarieMatlab与Simulink工程应用北京：电子工业出版 ，。．李海涛邓樱Matlab基础与应用技巧北京：国防工业出版 ，。)，结果即为dq坐标下的dq两相电压。相可忽略不计。电机电机模块实际是一个矢量运算模块，其原理见式()图电机控制框图运用了四个fuction模块分别实现了式()的功能，最后输出定子、转子的各相电流设计完成后封装为如图()中的subsystem模块。电磁转矩转矩的运算实现见式()将电机的输出定子、转子dq两相的电流通过相乘、相加这两个数学模块及一个增益模块得到输出的电磁转矩设计模块如图()右上部分wmiqridrTEiqsidsSumSumVdsVqswVdrVqrwridsiqsidri

4、继承原有类中可重用的部分，这样就可以减少不必要的工作量。本次设计主要运用了MATLABSimulink模拟了同步电机的起动运行情况，设计过程中的主要障碍在于电机数学模型的推导得出，一旦得出数学模型，建模的工作就能较轻松的进行。由于计算机仿真模拟必然是今后工业研究发展的主要手段，因此本设计对今后的仿真工作有一定的参考。然而对于同步电机而言，实际运用中的主要调速手段为变频控制，因此软件，包括图形用户界面的建立MATLAB是一个交互式系统，它的基本数据元素是矩阵，且不需要指定大小。通过它可以解决很多技术计算问题，尤其是带有矩阵和矢量公式推导的问题，有时还能写入非交互式语言如C和Fortran等。MATLAB的名字象征着矩阵库。它最初被开发出来是为了方便访问由LINPACK和EISPAK开发的矩阵软件，其代表着艺术级的矩阵计算软件。MATLAB在拥有很多用户的同时经历了许多年的发展时期。在大学环境中，它作为介绍性的教育工具，以及在进阶课程中应用于数学，工程和科学。在工业上它是用于高生产力研究，开发，分析的工

5、smlsdqrmqdsmlsqdsseiiLiLLjiLiLLiriiLiLLjiLiLLirP’]}’)’)[((‘)'(”Re{]})[(”)(Re{??????????????????()因此，电功率在电机内的终结有三个去向，第一部分消耗在定子和转子的阻抗中，转化成热能；第二部分转化为电机内部储存的磁能；剩下的那部分即用于输出，转化为机械能。因此，输出的电机功率为：)”(qrdsdrqsmremiiiiLP???()其中rmrP???()上式中P为极对数，rm?为机械速度，且转动机械功率定义为转速、时间和转矩，以此可得：)”(qrdsdrqsmeiiiiLPT??()控制反馈环节对工业过程进行控制一般都采用PID控制，基本都能得到满意的效果。比例控制能迅速反应误差，从而减小误差，但比例控制不能消除稳态误差，比例系数的加大，会引起系统的不稳定；积分控制的作用是，只要系统存在误差，积分控制作用就不断地积累，输出控制量以消除误差，但积分作用太强会使系统超调加大，使系统出现振荡；微分控制可以减

6、显示模块就可在模拟运行时看到模拟结果。进一步，可以改变其中的参数同时可以立即看到结果的改变，仿真结果可以放到MATLAB工作空间来做后处理和可视化。模型分析工具包括线性化工具和微调工具，它们可以从MATLAB命令行直接访问，同时还有很多MATLAB的toolboxes中的工具。因为rqdsmqdrmlrqdrrqdrqdrmqdsmlsqdrmqdsmlsqdssqdsiLiLLjiLiLLirviLiLLjiLiLLirv??????????????????????????()定子方程：?????????????????dtdirvdtdirvdtdirvssssdsqsqssqsqsdsdssds???????()其中??????????????slssqrqsmqslsqsdrdsmdslsdsiLiiLiLiiLiL)()(???()转子方程：?????????????????????????????????dtdirvdtdirvdtdirvrorrordrrqrqrrqrqrrdrdrr

7、bsystemKGainConstantABCwhasevoltagegenerator图系统总体框图具体设计电源电源设计主要输入由一个电源频率和一个电压幅值组成，如图所示：wCBASumSumRamRamRamRamMuxMuxMATLABFunctionMATLABFcnsIntegratorKGain*iGainDemuxDemuxConstantConstant图电源模块框图设计中用了两个同斜率不同起始时间的斜坡函数，来模拟电机通上电源后的初始电源频率和幅值，以频率为例，首先将第一个斜坡函数斜率定义为(－)*起始时间定义为s，第二个斜坡函数斜率定义为－()*，起始时间为s然后再加上一个常数，构成的输出函数为一个从开始到的一个斜坡，而后稳定的波形，如图()，而后给予一个π的增益，即为电机角速率，加上一个积分环节后接入多路信 复合器电压值设计同上，将输出波形加上的增益送入多路信 复合器，然后通过一个matlabfuction模块实现以下算式，从而输出三相电压：；i)*cos(x()*x()Vi)

8、用于读写MATfiles。Simulink概述Simulink是用于仿真建模及分析动态系统的一组程序包，它支持线形和非线性系统，能在连续时间，离散时间或两者的复合情况下建模。系统也能采用复合速率，也就是用不同的部分用不同的速率来采样和更新。Simulink提供一个图形化用户界面用于建模，用鼠标拖拉块状图表即可完成建模。在此界面下能像用铅笔在纸上一样画模型。相对于以前的仿真需要用语言和程序来表明不同的方程式而言有了极大的进步。Simulink拥有全面的库，如接收器，信 源，线形及非线形组块和连接器。同时也能自己定义和建立自己的块。模块有等级之分，因此可以由顶层往下的步骤也可以选择从底层往上建模。可以在高层上统观系统，然后双击模块来观看下一层的模型细节。这种途径可以深入了解模型的组织和模块之间的相互作用。在定义了一个模型后，就可以进行仿真了，用综合方法的选择或用Simulink的菜单或MATLAB命令窗口的命令键入。菜单的独特性便于交互式工作，当然命令行对于运行仿真的分支是很有用的。使用scoes或其他

9、小超调量，克服振荡，使系统地稳定性提高，同时加快系统地动态相应速度，减小调整时间，从而改善系统地动态性能。基于现实中一旦加入微分环节，参数调整难度加大，因此，本设计只采用PI控制器。其中对于输出的机械转子转速为：lrmeTdtdJT???()Prmr???()rm?为转子的机械角速度，lT为负载转矩。第章仿真系统详细设计总体设计整个仿真系统总体设计如图所示，共有九个变量输出到工作空间，分别为：TEVqsidsiqswmVdsidriqrtout其封装的子模块共有三个，重左到右分别为电源模块，坐标转换模块，中心电机模块。其中Tl为负载转矩，具体输入为一个短时间的脉冲函数。fasfbsfcswfqsfdsfsabcTodqTlTorquewmToWorksaceiqrToWorksaceidrToWorksaceTEToWorksaceiqsToWorksaceidsToWorksaceVdsToWorksaceVqsToWorksaceVdsVqswVdrVqrTLidsiqsTEidriqrwmSu

10、qrSubsystemProductProductsIntegratorJGainBmGainPGainKGainTLVqrVdrwVqsVds图转矩输出及反馈控制框图控制反馈环节因为微分环节对系统而言动荡较大，调试费事，因此本设计的控制器是一个传统的PI控制器，经过实践检验，该控制器能很好的控制系统的稳定性。如图()下方所示调试中可以以改变Bm的值来调整输出。机械转速的输出见式()。第章系统仿真运行输出结果稳定情况仿真前各常量的取值如下：rs=Ωr’r=ΩJ=kgmLls=Llr’=mHLm=mHLs=mHBm=输入的abc三相电流经转换后得出的dq相电压时间相应如下：Vqsvtimes图q相电压时间相应xVdsvtimes图d相电压时间响应电压流进电机内部，经过内部一系列作用后，输出定子、转子的dq相电流响应如图()()所示。由以下响应图可知：由于一开始电压不是瞬间攀升，而是在短时间内由一定幅度攀升到峰值，而且由于外部负载转矩的加入，势必输出会有不稳定，在控制器的反馈控制下，由图可见输出电磁转矩

11、*cos(x()*x()Vcos(x())*x()Vcba?????????()x()为电源频率，x()为电压幅值abcdq转换器从模拟电源得到的只是三相电压，为了模型计算，需将其转化成dq坐标下的值，转化器设计如图:fsfdsfqsMuxMuxMATLABFunctionMATLABFcnsIntegratorf(u)FcnDemuxDemuxwfcsfbsfas图坐标转换模块其原理是将三相电流表示为矩阵格式，而后用matlabfuction模块实现矩阵乘法，乘上派克矩阵式有必要在今后的研究工作中加入变频器控制从而体现其实用价值。参考文献．SWigginsIntroductiontoAliedNonlinearDynamicalSystemandChaosSringerVerlag，。．DWNovotnyandTALioVectorControlandDynamicsofACDrives，OxfordSciencePublication，。．陈伯石电力拖动自动控制系统(第版)北京：机械工业出版 ，

12、及面向对象编程的特性。它既有“小型编程”的功能，快速建立小型可弃程序，又有“大型编程”的功能，开发一个完整的大型复杂应用程序。MATLAB的工作环境。这是一套工具和设备方便用户和编程者使用MATLAB。它包含有在你的工作空间进行管理变量及输入和采集数据的设备。同时也有开发，管理，调试，(rofilingMfiles，MATLAB’salications。)的系列工具。图形操作。这是MATLAB的图形系统。它包含有系列高级命令，其内容包括二维及三维数据可视化，图形处理，动画制作，表现图形。同时它也提供低级命令便于用户完全定制图形界面并在你的MATLAB软件中建立完整的用户图形界面。MATLAB数据功能库。它拥有庞大的数学运算法则的集合，包含有基本的加，正弦，余弦功能到复杂的求逆矩阵及求矩阵的特征值，Bessel功能和快速傅立叶变换。MATLAB应用程序编程界面。这是一个允许你在MATLAB界面下编写C和Fortran程序的库。它方便从MATLAB中调用例程(即动态链接)，使MATLAB成为一个计算器，

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