目錄摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．-3-TOC\o"1-3"\f\h\z\u第1章緒論 -4-1.1 緒論 -4-1.2 同步電機概述 -4-1.3 系統(tǒng)仿真技術(shù)概述 -5-1.4 仿真軟件的發(fā)展?fàn)顩r與應(yīng)用 -5-1.5 Simulink概述 -6-第2章同步電機基本原理 -7-2.1理想同步電機 -7-2.1.1理想同步電機假設(shè) -7-2.2abc/dq模型的建立 -7-2.2.1建模背景 -7-第3章仿真系統(tǒng)總體設(shè)計 -11-3.1系統(tǒng)對象 -11-3.2系統(tǒng)分塊 -11-3.2.1電源 -11-3.2.2abc/dq轉(zhuǎn)換器 -11-3.2.3電機 -12-3.2.4電磁轉(zhuǎn)矩 -12-3.3控制反饋環(huán)節(jié) -12-第4章仿真系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計 -14-4.1總體設(shè)計 -14-4.2具體設(shè)計 -14-4.2.1電源 -14-4.2.2abc/dq轉(zhuǎn)換器 -15-4.2.3電機 -16-4.2.4電磁轉(zhuǎn)矩 -16-4.3控制反饋環(huán)節(jié) -17-第5章系統(tǒng)仿真運行 -18-5.1輸出結(jié)果 -19-5.2 小結(jié) -21-第6章結(jié)論 -22-參考文獻(xiàn) -23-摘要本文針對同步電機中具有代表性的凸極機，在忽略了一些使算法復(fù)雜度大大增加的因素，對其內(nèi)部電流、電壓、磁通及轉(zhuǎn)矩的相互關(guān)系進(jìn)行了一系列定量分析，建立了簡化的基于abc三相變量上的數(shù)學(xué)模型。再使用MATLAB中用于仿真模擬系統(tǒng)的SIMULINK對系統(tǒng)啟動仿真后，在經(jīng)歷了一開始的振蕩后，輸出相對輸出較穩(wěn)定的時間響應(yīng)。關(guān)鍵詞：同步電機，MATLAB，SIMULINK第1章緒論緒論世界工業(yè)進(jìn)步的一個重要因素是過去幾十年中工廠自動化的不斷完善。在上個世紀(jì)70年代初葉，席卷全球世界先進(jìn)工業(yè)國家的石油危機，迫使他們投入大量人力和財力去研究高效高性能的交流調(diào)速系統(tǒng)，期望用它來節(jié)約能源。經(jīng)過十年左右的努力，到了80年代大見成效，高性能交流調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用的比例逐年上升，能源危機從而得以緩解。從此以后，高性能交流電機的研究從未再停止過。而且眾所周知，電機的數(shù)學(xué)模型是多變量、強耦合的非線性系統(tǒng)。對非線性系統(tǒng)中的混沌和分支現(xiàn)象的研究是當(dāng)前非線性科學(xué)研究的熱點，在理論上、計算機仿真以及實驗上都有了一些研究成果，提出了一些方法。但要從理論上研究一個非線性動力系統(tǒng)，一般比較困難，我們往往希望在保持其動力學(xué)特性的基礎(chǔ)上，將其簡化。要簡化一個動力系統(tǒng)，有兩條途徑：一是減少系統(tǒng)的維數(shù)；二是消除非線性[1]。同步電機概述同步電機歷來是以轉(zhuǎn)速與電源頻率嚴(yán)格保持同步而著稱的，只要電源頻率保持恒定，同步電動機的轉(zhuǎn)速就絕對不變。小到電鐘和記錄儀表的定時旋轉(zhuǎn)機構(gòu)，大到大型同步電動機直流發(fā)電機組，無不利器轉(zhuǎn)速恒定的特點。除此以外，同步電動機還有一個突出的優(yōu)點，就是可以控制勵磁來調(diào)節(jié)它的功率因數(shù)，可使功率因數(shù)高到1.0甚至超前。在一個工廠中只需要少數(shù)幾臺大容量恒轉(zhuǎn)速的設(shè)備（例如水泵、空氣壓縮機等）采用同步電動機，就足以改善全廠的功率因數(shù)。由于同步電動機起動費事、重載有振蕩以至于失步的危險，因此除了上述要求以外，一般的工業(yè)設(shè)備很少應(yīng)用。自從電力電子變頻技術(shù)蓬勃發(fā)展以后，情況就完全改變了。采用電壓頻率協(xié)調(diào)控制后，同步電動機便和同步電動機一樣成為調(diào)速電機大家庭的一員。原來阻礙同步電動機廣泛應(yīng)用的問題已經(jīng)得到解決。例如起動問題，既然頻率可以由低調(diào)到高，轉(zhuǎn)速也就逐漸升高，不需要任何其他起動措施，甚至有些容量達(dá)數(shù)萬千瓦的大型高速拖動電機，還專門配上變頻裝置作為軟起動設(shè)備。再如失步問題，其起因本來就是由于旋轉(zhuǎn)磁場的同步轉(zhuǎn)速固定不變，電機轉(zhuǎn)子落后的角度太大時便造成失步，現(xiàn)在有了轉(zhuǎn)速和頻率的閉環(huán)控制，同步轉(zhuǎn)速可以跟著改變，失步問題自然也就不存在了[2]。所以，同步電機的應(yīng)用已日趨廣泛，同步電機將在今后的電機系統(tǒng)研究中占有重要的地位。系統(tǒng)仿真技術(shù)概述系統(tǒng)是由客觀世界中實體與實體間的相互作用和相互依賴關(guān)系構(gòu)成的具有某種特定功能的有機整體。系統(tǒng)的分類方法是多種多樣的，習(xí)慣上依照其應(yīng)用范圍可以將系統(tǒng)分為工程系統(tǒng)和非工程系統(tǒng)。工程系統(tǒng)的含義是指由相互關(guān)聯(lián)部件組成的一個整體，以實現(xiàn)特定的目的。例如電機驅(qū)動自動控制系統(tǒng)是由執(zhí)行部件、功率轉(zhuǎn)換部件、檢測部件所組成，用它來完成電機的轉(zhuǎn)速、位置和其他參數(shù)控制的某個特定目標(biāo)。非工程系統(tǒng)的定義范圍很廣，大至宇宙，小至原子，只要存在著相互關(guān)聯(lián)、相互制約的關(guān)系，形成一個整體，實現(xiàn)某種目的的均可以認(rèn)為是系統(tǒng)。如果想定量地研究系統(tǒng)地行為，可以將其本身的特性及內(nèi)部的相互關(guān)系抽象出來，構(gòu)造出系統(tǒng)的模型。系統(tǒng)的模型分為物理模型和數(shù)學(xué)模型。由于計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，數(shù)學(xué)模型的應(yīng)用越來越普遍。系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型是描述系統(tǒng)動態(tài)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式，用來表示系統(tǒng)運動過程中的各個量的關(guān)系，是分析、設(shè)計系統(tǒng)的依據(jù)。從它所描述系統(tǒng)的運動性質(zhì)和數(shù)學(xué)工具來分，又可以分為連續(xù)系統(tǒng)、離散時間系統(tǒng)、離散事件系統(tǒng)、混雜系統(tǒng)等。還可細(xì)分為線性、非線性、定常、時變、集中參數(shù)、分布參數(shù)、確定性、隨機等子類。系統(tǒng)仿真是根據(jù)被研究的真實系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型研究系統(tǒng)性能的一門學(xué)科，現(xiàn)在尤指利用計算機去研究數(shù)學(xué)模型行為的方法。計算機仿真的基本內(nèi)容包括系統(tǒng)、模型、算法、計算機程序設(shè)計與仿真結(jié)果顯示、分析與驗證等環(huán)節(jié)[3]。仿真軟件的發(fā)展?fàn)顩r與應(yīng)用早期的計算機仿真技術(shù)大致經(jīng)歷了幾個階段：20世紀(jì)40年代模擬計算機仿真；50年代初數(shù)字仿真；60年代早期仿真語言的出現(xiàn)等。80年代出現(xiàn)的面向?qū)ο蠓抡婕夹g(shù)為系統(tǒng)仿真方法注入了活力。我國早在50年代就開始研究仿真技術(shù)了，當(dāng)時主要用于國防領(lǐng)域，以模擬計算機的仿真為主。70年代初開始應(yīng)用數(shù)字計算機進(jìn)行仿真[4]。隨著數(shù)字計算機的普及，近20年以來，國際、國內(nèi)出現(xiàn)了許多專門用于計算機數(shù)字仿真的仿真語言與工具，如CSMP，ACSL，SIMNOM，MATLAB/Simulink，Matrix/SystemBuild，CSMP-C等。Simulink概述Simulink是用于仿真建模及分析動態(tài)系統(tǒng)的一組程序包，它支持線形和非線性系統(tǒng)，能在連續(xù)時間，離散時間或兩者的復(fù)合情況下建模。系統(tǒng)也能采用復(fù)合速率，也就是用不同的部分用不同的速率來采樣和更新。Simulink提供一個圖形化用戶界面用于建模，用鼠標(biāo)拖拉塊狀圖表即可完成建模。在此界面下能像用鉛筆在紙上一樣畫模型。相對于以前的仿真需要用語言和程序來表明不同的方程式而言有了極大的進(jìn)步。Simulink擁有全面的庫，如接收器，信號源，線形及非線形組塊和連接器。同時也能自己定義和建立自己的塊。模塊有等級之分，因此可以由頂層往下的步驟也可以選擇從底層往上建模?？梢栽诟邔由辖y(tǒng)觀系統(tǒng)，然后雙擊模塊來觀看下一層的模型細(xì)節(jié)。這種途徑可以深入了解模型的組織和模塊之間的相互作用。在定義了一個模型后，就可以進(jìn)行仿真了，用綜合方法的選擇或用Simulink的菜單或MATLAB命令窗口的命令鍵入。菜單的獨特性便于交互式工作，當(dāng)然命令行對于運行仿真的分支是很有用的。使用scopes或其他顯示模塊就可在模擬運行時看到模擬結(jié)果。進(jìn)一步，可以改變其中的參數(shù)同時可以立即看到結(jié)果的改變，仿真結(jié)果可以放到MATLAB工作空間來做后處理和可視化。模型分析工具包括線性化工具和微調(diào)工具，它們可以從MATLAB命令行直接訪問，同時還有很多MATLAB的toolboxes中的工具。因為MATLAB和Simulink是一體的，所以可以仿真，分析，修改模型在兩者中的任一環(huán)境中進(jìn)行。第2章同步電機基本原理2.1理想同步電機2.1.1理想同步電機假設(shè)眾所周知，由于轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的不同，同步電機可分為隱極機和凸極機兩類。以下的研究對象像都是凸極機。同步電機的主要特點是：定子有三相交流繞組，轉(zhuǎn)子為直流勵磁。將電機結(jié)構(gòu)簡化后，電機內(nèi)部的磁場分布和相應(yīng)的感應(yīng)電勢的變化規(guī)律仍相當(dāng)復(fù)雜，如步采取一定的假設(shè)，仍難以對它們的運行方式作定量分析。這些假設(shè)是：電機鐵芯不飽和。這一假設(shè)不僅意味磁場和各繞組電流間有線形關(guān)系，也使在確定空氣隙合成磁場時有可能運用疊加原理。電機有完全對稱的磁路和繞組。這一假設(shè)包含以下幾方面：定子三相繞組完全相同，空間位置彼此相隔2/3π電弧度；轉(zhuǎn)子每極的勵磁繞組完全相同；阻尼條的設(shè)置對稱于正、交軸。定子三相繞組的自感磁場，定子與轉(zhuǎn)子繞組間的互感磁場，沿空氣隙按正弦律分布。這一假設(shè)表示略去所有的諧波磁勢、諧波磁通和相應(yīng)的諧波電勢，也略去諧波磁場產(chǎn)生的電磁轉(zhuǎn)矩。滿足上列假設(shè)條件的同步電機，稱為理想同步電機。以下的分析都以理想同步電機為前提。而時實踐證明，按理想同步電機條件的分析、計算所得，誤差在允許范圍內(nèi)。2.2abc/dq模型的建立2.2.1建模背景因為對于具有阻尼條的凸極機，由于空氣隙旋轉(zhuǎn)磁場總可以分解為兩個軸線與轉(zhuǎn)子正，交軸重合的脈動磁場，因此模型得以建立。取定子各相繞組軸線及其磁鏈的的正方向，dq軸線的正方向，勵磁繞組以及正交軸阻尼繞組磁鏈的正方向，如下圖所示，定子各相繞組電流產(chǎn)生的磁通方向與各該相繞組軸線的正方向相反時，這些電流為正值。換言之，定子各相正值電流將產(chǎn)生各該相負(fù)值磁鏈。轉(zhuǎn)子各繞組電流產(chǎn)生的磁通方向，與正軸或交軸正方向相同時，這些電流為正值。即，正值轉(zhuǎn)子電流將產(chǎn)生正值轉(zhuǎn)子繞組磁鏈。br-axisbs-axiskq-axisar-axisas-axisk-axiscs-axiscr-axis圖定子、轉(zhuǎn)子各相的旋轉(zhuǎn)d，q坐標(biāo)定位 按圖的電磁量取向即可列出如下的同步電機電壓方程和磁鏈方程：電壓方程：(2-1)其中，為求導(dǎo)算子，即=d/dt，v為各繞組電壓，i為各繞組電流，r為各繞組電阻，為各繞組合成磁鏈，(2-2)(2-3)定義為電流，電壓，磁鏈的共同變量，則有(2-4)將abc模型轉(zhuǎn)換為dq模型可更方便地研究，abc軸上的變量轉(zhuǎn)變成dq軸上的轉(zhuǎn)換如下：(2-5)定義，將（2-5-1）－j（2-5-2）可得(2-6)同理，(2-7)定義(2-8)其中，Ns，Nr分別為定子和轉(zhuǎn)子的匝數(shù)，則有(2-9)定子方程：(2-10)其中(2-11)轉(zhuǎn)子方程：(2-12)其中(2-13)在大多數(shù)情況下，中樞電流不存在。這種情況下中性軸分量上的電壓和恒等于0，解方程很容易，因此剩下的四個方程可以表示為一個矩陣[2](2-14)以上即為同步電機數(shù)學(xué)模型。第3章仿真系統(tǒng)總體設(shè)計3.1系統(tǒng)對象本次研究對象為典型的5馬力（3.73kW），三相三線，230V，4極同步凸極機，其參數(shù)如下：rs=0.531Ωr’r=0.408ΩJ=0.1kg/m2Lls=Llr’=2.52mHLm=84.7mH3.2系統(tǒng)分塊3.2.1電源假設(shè)電機瞬間連接到穩(wěn)定的60Hz，正弦輸出230Vrms電壓源，則三相電壓定義為：（3-1）3.2.2abc/dq轉(zhuǎn)換器派克變換是人們熟悉也是最廣泛運用的坐標(biāo)變換之一。它的基礎(chǔ)是“任何一組三相平衡定子電流產(chǎn)生的合成磁場，總可由兩個軸線相互垂直的磁場所替代”的雙反應(yīng)原理。根據(jù)這原理，將這兩根軸線的方向選擇得與轉(zhuǎn)子正、交軸方向一致，使三相定子繞組電流產(chǎn)生得電樞反應(yīng)磁場，由兩個位于這兩軸方向的等值定子繞組電流產(chǎn)生的電樞反應(yīng)磁場所替代，就稱為派克變換。因此，簡言之，派克變換相當(dāng)于觀察點位置的變換——將觀察點從空間不動的定子上，轉(zhuǎn)移到空間旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子上，并且將兩個位于轉(zhuǎn)子正、交軸向的等值定子繞組，替代實際的三相定子繞組。設(shè)為abc坐標(biāo)下的變量，為dq坐標(biāo)下的變量，定義P為求導(dǎo)算子，其轉(zhuǎn)換公式為：(3-2)式中(3-3)定義(3-4)3.2.3電機由式(2-14)可得出電機的基本模型，基于先有電壓后有電流的習(xí)慣，且等式只在瞬間成立，可得出以下算式：(3-5)3.2.4電磁轉(zhuǎn)矩由（2-9）帶入dq表達(dá)式輸入功率可得(3-6)因此，電功率在電機內(nèi)的終結(jié)有三個去向，第一部分消耗在定子和轉(zhuǎn)子的阻抗中，轉(zhuǎn)化成熱能；第二部分轉(zhuǎn)化為電機內(nèi)部儲存的磁能；剩下的那部分即用于輸出，轉(zhuǎn)化為機械能。因此，輸出的電機功率為：其中(3-7)上式中為極對數(shù)，為機械速度，且轉(zhuǎn)動機械功率定義為轉(zhuǎn)速、時間和轉(zhuǎn)矩，以此可得：(3-8)3.3控制反饋環(huán)節(jié)對工業(yè)過程進(jìn)行控制一般都采用PID控制，基本都能得到滿意的效果。比例控制能迅速反應(yīng)誤差，從而減小誤差，但比例控制不能消除穩(wěn)態(tài)誤差，比例系數(shù)的加大，會引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定；積分控制的作用是，只要系統(tǒng)存在誤差，積分控制作用就不斷地積累，輸出控制量以消除誤差，但積分作用太強會使系統(tǒng)超調(diào)加大，使系統(tǒng)出現(xiàn)振蕩；微分控制可以減小超調(diào)量，克服振蕩，使系統(tǒng)地穩(wěn)定性提高，同時加快系統(tǒng)地動態(tài)相應(yīng)速度，減小調(diào)整時間，從而改善系統(tǒng)地動態(tài)性能?；诂F(xiàn)實中一旦加入微分環(huán)節(jié)，參數(shù)調(diào)整難度加大，因此，本設(shè)計只采用PI控制器。其中對于輸出的機械轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為：(3-9)為轉(zhuǎn)子的機械角速度，為負(fù)載轉(zhuǎn)矩。

第4章仿真系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計4.1總體設(shè)計整個仿真系統(tǒng)總體設(shè)計如圖4.1.1所示，共有九個變量輸出到工作空間，分別為：TEVqsidsiqswmVdsidrpiqrptout其封裝的子模塊共有三個，重左到右分別為電源模塊，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊，中心電機模塊。其中Tl為負(fù)載轉(zhuǎn)矩，具體輸入為一個短時間的脈沖函數(shù)。圖4.1.1系統(tǒng)總體框圖4.2具體設(shè)計4.2.1電源電源設(shè)計主要輸入由一個電源頻率和一個電壓幅值組成，如圖所示：圖電源模塊框圖設(shè)計中用了兩個同斜率不同起始時間的斜坡函數(shù)，來模擬電機通上電源后的初始電源頻率和幅值，以頻率為例，首先將第一個斜坡函數(shù)斜率定義為（60－3）*2起始時間定義為0s，第二個斜坡函數(shù)斜率定義為－(60-3)*2，起始時間為0.5s然后再加上一個常數(shù)3，構(gòu)成的輸出函數(shù)為一個從3開始到60的一個斜坡，而后穩(wěn)定的波形，如圖所示，而后給予一個2π的增益，即為電機角速率，加上一個積分環(huán)節(jié)后接入多路信號復(fù)合器。4.2.2abc/dq轉(zhuǎn)換器從模擬電源得到的只是三相電壓，為了模型計算，需將其轉(zhuǎn)化成d/q坐標(biāo)下的值，轉(zhuǎn)化器設(shè)計如圖圖坐標(biāo)轉(zhuǎn)換模塊其原理是將三相電流表示為矩陣格式，而后用matlabfuction模塊實現(xiàn)矩陣乘法，乘上派克矩陣式（3-4），結(jié)果即為d/q坐標(biāo)下的dq兩相電壓。0相可忽略不計。4.2.3電機電機模塊實際是一個矢量運算模塊，其原理見式（3-15）圖電機控制框圖運用了四個fuction模塊分別實現(xiàn)了式(3-5)的功能，最后輸出定子、轉(zhuǎn)子的各相電流設(shè)計完成后封裝為如圖中的subsystem模塊。4.2.4電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩的運算實現(xiàn)見式（3-9）將電機的輸出定子、轉(zhuǎn)子dq兩相的電流通過相乘、相加這兩個數(shù)學(xué)模塊及一個增益模塊得到輸出的電磁轉(zhuǎn)矩設(shè)計模塊如圖右上部分圖轉(zhuǎn)矩輸出及反饋控制框圖4.3控制反饋環(huán)節(jié)因為微分環(huán)節(jié)對系統(tǒng)而言動蕩較大，調(diào)試費事，因此本設(shè)計的控制器是一個傳統(tǒng)的PI控制器，經(jīng)過實踐檢驗，該控制器能很好的控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。如圖下方所示.調(diào)試中可以以改變Bm的值來調(diào)整輸出。機械轉(zhuǎn)速的輸出見式(3-10)。 第5章系統(tǒng)仿真運行5.1輸出結(jié)果仿真前各常量的取值如下：rs=0.531Ωr’r=0.408ΩJ=0.1kg/m2Lls=Llr’=2.52mHLm=84.7mHLs=8.722mHBm=0輸入的abc三相電流經(jīng)轉(zhuǎn)換后得出的dq相電壓時間相應(yīng)如下：圖5.1.1q相電壓時間相應(yīng)圖5.1.2d相電壓時間響應(yīng)電壓流進(jìn)電機內(nèi)部，經(jīng)過內(nèi)部一系列作用后，輸出定子、轉(zhuǎn)子的dq相電流響應(yīng)如圖5.1.3-5.1.8所示。由以下響應(yīng)圖可知：由于一開始電壓不是瞬間攀升，而是在短時間內(nèi)由一定幅度攀升到峰值，而且由于外部負(fù)載轉(zhuǎn)矩的加入，勢必輸出會有不穩(wěn)定，在控制器的反饋控制下，由圖5.1.7可見輸出電磁轉(zhuǎn)矩在經(jīng)歷了一開始短時間的波動后，在仿真開始2秒后即趨向于穩(wěn)定，由圖5.1.8可見輸出的機械轉(zhuǎn)速則穩(wěn)步提高，最后穩(wěn)定在1800r/m的峰值附近。圖5.1.3定子q相電流的時間響應(yīng)圖5.1.4定子d相電流的時間響應(yīng)圖5.1.5轉(zhuǎn)子d相電流的時間響應(yīng)圖5.1.6轉(zhuǎn)子q相電流的時間響應(yīng)圖5.1.7電磁轉(zhuǎn)矩的時間響應(yīng)圖5.1.8輸出轉(zhuǎn)速的時間響應(yīng)5.2小結(jié)本次模擬主要仿真同步電機的起動特性，從輸出圖象可以看出，系統(tǒng)在經(jīng)歷了一開始的動蕩后，在段時間內(nèi)穩(wěn)定在一定轉(zhuǎn)速上，達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。證明設(shè)計基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。

第6章結(jié)論由于面向?qū)ο蠹夹g(shù)存在一系列突出優(yōu)點，近年來這種技術(shù)越來越受到人們的重視，對它的應(yīng)用和研究遍及計算機軟件和硬件的各個領(lǐng)域。用模塊化、抽象、局部化和模塊獨立等原理及結(jié)構(gòu)程序設(shè)計技術(shù)指導(dǎo)面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計，能夠提高軟件的開發(fā)效率，增加軟件的可理解性和可維護性。當(dāng)功能需求變化時，無須重新創(chuàng)建工程，只須在原有的基礎(chǔ)上作一些增加、刪除或修改即可。而且如要產(chǎn)生新的功能也可用原有的類派生而成，可繼承原有類中可重用的部分，這樣就可以減少不必要的工作量。本次設(shè)計主要運用了Simulink模擬了同步電機的起動運行情況，設(shè)計過程中的主要障礙在于電機數(shù)學(xué)模型的推導(dǎo)得出，一旦得出數(shù)學(xué)模型，建模的工作就能較輕松的進(jìn)行。由于計算機仿真模擬必然是今后工業(yè)研究發(fā)展的主要手段，因此本設(shè)計對今后的仿真工作有一定的參考。然而對于同步電機而言，實際運用中的主要調(diào)速手段為變頻控制，因此有必要在今后的研究工作中加入變頻器控制從而體現(xiàn)其實用價值。參考文獻(xiàn)[1]陳伯石.電力拖動自動控制系統(tǒng)（第2版）[J].紅外技術(shù).2001,23(6):8-12[2]任興權(quán).控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設(shè)計.東南大學(xué)出版社[J]，2002.1：120-136[3]薛定宇陳陽泉.同步電機運行基本理論與計算機算法.[J]．信號處理，2002，5：448-451[4]李俊韜張海范躍祖王力控制系統(tǒng)仿真與計算機輔助設(shè)計[J]．光電工程，2004，3,36-39[5]MohandmokhtariandMichelMarie.Matlab與Simulink工程應(yīng)用[M],16-19[6]LiptonAFujiyoshiH,PatilR.Movingtargetclassificationandtrackingfromreal-timevideo[J].Proc.OfWACV'98,2003,8-14附錄資料：不需要的可以自行刪除預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工法一、前言在山嶺陡峭、地形復(fù)雜、山高谷深的地區(qū)，高等級公路通過的地段造成大量的高填深挖，高橋及隧道處處可見。在山谷深、地面橫坡陡峭的地段，路基難于填筑，旱橋跨越在經(jīng)濟和技術(shù)上造成較大的浪費，同時也給路基穩(wěn)定及橋梁的橋樁、墩柱帶來隱患。采用新型高擋墻跨越不僅開挖面小，也可消耗廢方，起到安全、經(jīng)濟和環(huán)保的作用。個舊至冷墩二級公路預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻工程是采用40米高預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻進(jìn)行邊坡治理的項目，穩(wěn)定了高填方路基，減少了陡坡旱橋，預(yù)應(yīng)力錨索結(jié)構(gòu)由于其合理的受力機理以及在軟弱巖體中能更有效的發(fā)揮土體承載力而提供了較大錨固力，通過施工經(jīng)總結(jié)形成本工法。二、工法特點1.采用MG-50A型潛孔沖擊鉆跟套管無水干鉆，能有效的預(yù)防塌孔，保證水泥漿與孔壁巖體的粘結(jié)強度。2.錨索材料選用低松弛環(huán)氧噴涂無粘結(jié)鋼絞線（ASTMT416-88a標(biāo)準(zhǔn)270級，強度Rby=1860Kpa，松弛率為3.5%，Φj=15.24mm），配套OVM15型錨具，鋼絞線強度高，性能好，可以在張拉結(jié)束后有效的進(jìn)行放張或補償張拉且彌補了鋼絞線在特殊環(huán)境下中長久防腐的問題。3.該體系能主動提供抗滑力，有效的控制巖體的位移，在錨索的錨固范圍內(nèi)產(chǎn)生亞應(yīng)力帶，從而從根本上改善巖體的力學(xué)性能。4.根據(jù)現(xiàn)場實際地質(zhì)情況，大噸位錨索主要錨于碎石土、亞粘土中，鑒于土體破碎，抗剪強度低，在錨索結(jié)構(gòu)上，通過對拉力型錨索與分散壓縮型錨索工作性能的比較，采用分散壓縮型錨索結(jié)構(gòu)有突出優(yōu)點。拉力型錨索與分散壓縮型錨索工作性能的比較見表1。表1拉力型錨索與分散壓縮型錨索工作性能的比較項目拉力型錨索分散壓縮型錨索巖體—水泥漿體間的粘結(jié)摩阻應(yīng)力分布狀況沿錨固體長度分布極不均勻，應(yīng)力集中嚴(yán)重，易發(fā)生漸進(jìn)性破壞沿錨固長度分布較均勻巖體—水泥漿體間的粘結(jié)摩阻應(yīng)力值總拉力大，粘結(jié)摩阻應(yīng)力值大總拉力可分散成幾個較小的壓力，粘結(jié)摩阻應(yīng)力值顯著減小粘結(jié)摩阻強度灌漿體受拉不會引起水泥漿體橫向擴張而增大粘結(jié)摩阻強度灌漿體受壓產(chǎn)生橫向擴張而使粘結(jié)摩阻強度增大錨索承載力錨固長度超過一定值后，承載力增長極其微弱錨索承載力隨錨固段長度增加而增加耐久性灌漿體受拉，易開裂，防腐性差灌漿體受壓，不易開裂，預(yù)應(yīng)力筋外有油脂、PVC涂層及水泥漿體多層防腐，耐久性好三、適用范圍本工法適用于公路、鐵路、水利、城市建設(shè)等相關(guān)領(lǐng)域的淺、中、深層土石混合滑坡、土滑坡、巖石滑坡的防治工程。四、工藝原理穿過邊坡滑動面的預(yù)應(yīng)力錨索，外端固定于抗滑樁上，另一端錨固在穩(wěn)定整體巖體土石混合體中。錨索的預(yù)應(yīng)力使不穩(wěn)定巖體處于較高圍壓的三向應(yīng)力狀態(tài)，巖體強度和變形比在單軸壓力及低圍壓條件下好的多，結(jié)構(gòu)面處于壓緊狀態(tài)，使結(jié)構(gòu)面對巖體變形消極影響減弱，顯著提高了巖體的整體性，錨索的錨固力直接改變了滑動面上的應(yīng)力狀態(tài)和滑動穩(wěn)定條件。五、施工工藝（一）施工工藝流程（見圖1）錨索預(yù)應(yīng)力施作、樁位監(jiān)測錨索預(yù)應(yīng)力施作、樁位監(jiān)測回填土壓密、樁位監(jiān)測坡面整修樁位定位放樣工作平臺搭設(shè)挖孔、澆樁、放板回填土壓密至一定高度、樁位監(jiān)測樁上錨孔造孔、制索樁上錨孔鉆孔、制索錨索安裝、注漿錨索安裝、注漿錨索預(yù)緊錨索預(yù)應(yīng)力施作、樁位監(jiān)測回填土到位、樁上錨索張拉鎖定封錨圖1預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻施工工藝流程（二）施工要點1.樁板墻施工（1）樁基施工時，應(yīng)準(zhǔn)確核對平面位置，結(jié)合地形做好樁區(qū)地面截、排水及防滲工作。（2）樁基采用挖孔樁施工，施工方法主要有：碎石土開挖用洋鎬和鋼釬；軟、風(fēng)化巖石用風(fēng)鎬，；灰?guī)r、板巖人工用鋼釬硬鑿；有地下水用7.5KW，20—40米揚程的淺水泵抽水人工鑿后，整體板巖和弧石用靜態(tài)爆破進(jìn)行鑿除。提升采用人工轆轤和電動葫蘆。挖孔及支撐護壁連續(xù)作業(yè)，護壁1米為一節(jié)，采用孔內(nèi)現(xiàn)澆，一天后拆模，嚴(yán)格按隔樁開挖的方法進(jìn)行。（3）挖孔到位后，清理孔底，重新進(jìn)行樁位放樣，復(fù)查準(zhǔn)確后開始綁軋鋼筋。在綁扎過程中若發(fā)現(xiàn)鋼筋籠位置偏差，應(yīng)及時將其調(diào)整準(zhǔn)確。（4）鋼筋的焊接和綁扎應(yīng)嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范要求進(jìn)行。綁扎成型經(jīng)檢驗合格后，轉(zhuǎn)入下道工序——模板安裝。（5）由于樁板墻結(jié)構(gòu)的特殊性，采用標(biāo)準(zhǔn)化的組合鋼模。模板支架與腳手架分離，避免引起模板變形。在混凝土澆筑之前，用同一種脫模劑涂刷模板，且不得污染鋼筋。安裝完畢后，對其平面位置、頂部標(biāo)高、節(jié)點聯(lián)系及縱橫向穩(wěn)定性進(jìn)行檢查。澆筑時發(fā)現(xiàn)模板有超過允許變形值的可能時，及時糾正。（6）樁板墻樁長均大于10米，為防止離析，利用串桶傾卸，且在中途設(shè)置一至兩道減速裝置。由于鋼筋密度大，用4臺插入式振動器同時進(jìn)行搗固，澆筑層厚度15cm左右。澆筑混凝土，必須一次性全樁澆成，否則視為斷樁。當(dāng)澆筑至預(yù)留錨孔處時，仔細(xì)振搗，以保證錨孔處的強度。在混凝土澆筑期間，設(shè)專人檢查支架、模板、鋼筋和預(yù)埋件等穩(wěn)固情況，發(fā)現(xiàn)松動、變形、移位時及時處理。專人填寫混凝土澆筑記錄。（7）擋土板為鋼筋混凝土矩形板，預(yù)制時兩側(cè)留有吊裝孔，同時作為泄水孔。擋土板采用直接搭接樁身的形式，樁、板連接的縫隙不用處理，若縫隙過大可采用瀝青麻絮填塞。擋土板采用平面堆放，受力面朝上（受力面按設(shè)計圖紙標(biāo)識），其堆積高度不宜超過5塊，板塊間用木塊等支墊，并置于設(shè)計支點位置，運輸過程要輕搬輕放。安裝時，應(yīng)豎向起吊，用手牽引，防止與樁相撞，將擋土板正確就位，同時應(yīng)做好防排水設(shè)施及填筑墻被填料，擋土板頂面不齊時，可用砂漿或現(xiàn)澆混凝土調(diào)整。2.樁后回填樁板墻段路基填土嚴(yán)格按照公路工程技術(shù)規(guī)范和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)施工，在填料選材和路基填筑工程中加強了試驗工作，從長遠(yuǎn)考慮，在填土與樁板之間填一層50cm厚的碎石深水層，從而使?jié)B入填土路基中的雨水從擋板泄水孔排出，以保證錨索長久不受雨水的侵蝕，從而保證路基的工程質(zhì)量。3.預(yù)應(yīng)力錨索施工（1）施工準(zhǔn)備將預(yù)應(yīng)力的造孔設(shè)備、注漿設(shè)備、張拉設(shè)備調(diào)至工作面附近，待工作面完成后，馬上吊運至工作面，所有施工材料均應(yīng)由出廠證明、合格證，鋼絞線應(yīng)檢測合格，做好施工場地的排水工作，材料、機械的防雨、防水工作，水、電等在前期施工中已接到位，稍做處理即可滿足施工要求。（2）回填土、壓密至一定高度。填土高度按錨索張拉控制程序施工。隨時進(jìn)行樁位監(jiān)測。（3）鉆孔鉆孔是預(yù)應(yīng)力錨索施工中控制工期的關(guān)鍵工序，為提高鉆孔效率和保證鉆孔質(zhì)量，采用MG-50A潛孔沖擊鉆機。該鉆機所配鉆桿是統(tǒng)一規(guī)格，按錨索設(shè)計長度將鉆機所需鉆桿擺放整齊，鉆桿用完孔深也恰好到位，由于鉆桿長度均有±5mm的誤差，要求實際鉆孔深度超出設(shè)計孔深0.5m左右。為防止惡化邊坡巖體的工程地質(zhì)條件和降低孔壁的粘結(jié)性，嚴(yán)禁開水鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中應(yīng)對每個孔的地層變化，鉆進(jìn)狀態(tài)（鉆進(jìn)、鉆壓）地下水及一些特殊情況做好現(xiàn)場記錄，如遇地層松散、破碎時應(yīng)用跟套管鉆進(jìn)技術(shù)，以使鉆孔完整不坍。如遇坍孔或地下水豐富時，應(yīng)立即停鉆，進(jìn)行固壁灌漿處理（灌漿壓力0.2～0.4Mpa），待水泥漿凝固后，再重新掃孔鉆進(jìn)。鉆孔到位后，用高壓風(fēng)（風(fēng)壓大于0.4Mpa）將孔內(nèi)的巖粉清干凈，然后，用預(yù)先做好的探孔裝置，進(jìn)行深孔，若探孔時輕松將探孔器送入孔底，鉆孔深度符合設(shè)計要求，經(jīng)驗收同意后即可轉(zhuǎn)入下道工序——錨索安裝。（4）錨索制作錨索制作工藝流程編束通知單下料、清洗安裝承載體、擠壓P錨編束安裝支撐環(huán)安裝注漿管驗收庫存穿束在預(yù)先平整好的下料場地上（場地要求寬4m、長40m左右）按下料長度進(jìn)行下料，每根絞線長度誤差控制在10cm左右。下料長度計算L下=∑Li+Lf+Lw式中L下——下料長度Li——各分段錨固長度Lf——錨索自由段長度Lw——錨索工作段長度下料要求用砂輪切割機切割好以后，鋼絞線一端剝除PE15cm，對剝除部分絞線除污洗凈，下好料以后，按要求設(shè)置承壓板、支撐環(huán)，支撐環(huán)每1m放1個，用GYJ60A型擠壓機對剝除部分?jǐn)D壓上P錨。索體要求綁扎牢固，絞線應(yīng)平行順直。對不同位置處的承載體相應(yīng)的絞線外露端做出臨時和永久性標(biāo)記。灌漿管綁扎在錨索體上，灌漿管頭部距孔底5～10cm，灌漿管使用前，要檢查有無破裂、堵賽。綁扎好的錨索頂部要安裝導(dǎo)向帽，以方便穿索。錨索制好后應(yīng)將承壓板、P錨外部涂上防腐油漆。檢查合格后的錨索標(biāo)識好以后分區(qū)存放，同時做好防雨、防曬工作。（5）錨索安裝向錨索孔安索前，要核對錨索編號是否與孔號一致，確認(rèn)無誤后，即可將錨索用人工抬至工作面，用人工將錨索平順穿入錨孔，當(dāng)外露部分滿足工作長度時即到位，停止穿索。錨索往孔內(nèi)穿時，索體必須平順，不得扭絞，同時應(yīng)避免損傷PE管及支撐環(huán)脫落。錨索安裝工作結(jié)束后即可進(jìn)行灌漿工作。（6）注漿注漿采用3SNS系列注漿泵，攪拌采用灰漿攪拌機進(jìn)行。漿液要攪拌均勻，隨絞隨用，并在初凝前用完。嚴(yán)防石塊等雜物混入漿液。注漿材料為純水泥漿，水泥選用普通硅酸鹽525＃，水灰比為0.38，外加10%UEA-Z型復(fù)合膨脹劑和0.6%的高效早強減水劑。漿體強度不小于40MPa，注漿壓力大于0.3MPa。邊注漿邊緩慢抽拔注漿管，保證注漿管口處于漿液面一下。并保證漿體密實、飽和，達(dá)到設(shè)計漿體強度。待孔口溢出清晰的漿體即可停止注漿。注漿過程中要做好相關(guān)記錄，并做好試驗塊。（7）錨索的張拉待錨孔注漿體強度達(dá)到設(shè)計要求后，（按上述配合比施工一般七天就可達(dá)到40MPa以上）根據(jù)回填土的高程（一般高于相應(yīng)錨孔4米）和監(jiān)理工程師書面通知即可進(jìn)行張拉。張拉前須對張拉機具進(jìn)行配套標(biāo)定，計算出千斤頂受力與油壓的線性方程，用于張拉油壓與張拉力的控制。安裝錨板前，要用棉紗擦凈錨板內(nèi)的泥沙油污。鋼絞線穿入錨板的順序，力求與鋼絞線束綁扎的順序一致，防止交叉纏繞。張拉前，鋼絞線外包的PE護管用鋸條割掉（注意不要傷著鋼絞線），不得用火燒鋼絞線，剝除PE后要清除防腐油脂。錨索張拉應(yīng)根據(jù)填土情況、錨孔數(shù)分次分級進(jìn)行。張拉方式用小千斤頂對每個承載體按由內(nèi)向外的順序?qū)ΨQ進(jìn)行張拉，第一級觀測時間需穩(wěn)定10分鐘外，其余每一級需穩(wěn)定2—5分鐘，分別記錄每一級鋼絞線的預(yù)應(yīng)力施作情況。張拉過程中必須進(jìn)行樁位監(jiān)測和錨索應(yīng)力的測試工作。張拉結(jié)束后，將錨板外的鋼絞線處理好，不能松散，以備再進(jìn)行張拉。為防止外錨頭的長期暴露，每次結(jié)束后應(yīng)作相應(yīng)的防護。每級張拉的穩(wěn)定時間必須保證，張拉時以張拉油壓為主，伸長值進(jìn)行校核。當(dāng)出現(xiàn)異常情況時，必須停止作業(yè)進(jìn)行檢查，查明原因后方可繼續(xù)進(jìn)行作業(yè)。預(yù)應(yīng)力施作時，對每一次控制應(yīng)力Nji應(yīng)進(jìn)行如下施作方式：①對每一孔錨索的每一次Nji的施作均應(yīng)按承載體由內(nèi)向外的順序進(jìn)行。且每一次的施作Nji針對每一個承載體上的鋼絞線又須按兩步來完成：（設(shè)控制應(yīng)力為Nji）測量、記錄持續(xù)2min第一步：00.1Nji0.25Nji0.5Nji（測量記錄后不頂壓鎖定）每根錨索的每一個承載體上的鋼絞線采用小千斤頂按第一步的步驟對稱張拉結(jié)束后進(jìn)行第二步的操作。測量、記錄持續(xù)2min測量、記錄第二步：00.5Nji0.75Nji1.0Nji不頂壓鎖定穩(wěn)壓3min②當(dāng)填土到位時，預(yù)應(yīng)力最終控制應(yīng)力的施作按①中第一步、第二步完成后對每根鋼絞線進(jìn)行頂壓鎖定。（8）再回填、壓密、造孔預(yù)應(yīng)力施作后再進(jìn)行回填、壓密工作（同時要進(jìn)行樁位的監(jiān)測），至一定的高度后，再造樁上上部錨索孔，如此循環(huán)5、6、7的工作。（9）張拉鎖定、封錨按以上工序循環(huán)進(jìn)行到回填土填滿到位后，對樁上所有錨索進(jìn)行張拉鎖定，每次張拉需對樁位進(jìn)行監(jiān)測。預(yù)應(yīng)力張拉完成后，用手提砂輪機切除多余鋼絞線，外留長度20cm。最后樁上保護罩，填充好油脂進(jìn)行封錨，封錨后保持樁面整潔美觀。4.軸力監(jiān)測樁、錨支擋體系的受力涉及到兩個方面，一是樁自身提供的抗力，一是錨索提供的抗力。兩者應(yīng)有一個合適的力度，錨索受力過大則設(shè)計安全性降低，樁身受力過大同樣對樁的安全性也構(gòu)成影響。我國《土層錨桿設(shè)計與施工規(guī)范》中規(guī)定，對預(yù)應(yīng)力錨索軸力的永久觀測數(shù)量應(yīng)不少于5%，同時規(guī)定對應(yīng)力損失超過10%最終控制應(yīng)力時應(yīng)進(jìn)行補償，而大于最終控制應(yīng)力15%時應(yīng)進(jìn)行應(yīng)力放松。要確切知道預(yù)應(yīng)力施加后錨索軸力的實際大小以便進(jìn)行相應(yīng)的處理，就須對錨索軸力進(jìn)行監(jiān)測。錨索軸力的監(jiān)測方法：錨索軸力施加之前選擇具有代表性的錨孔，在選定的錨孔處裝上特殊的傳感器元件，然后裝上錨具，通過預(yù)應(yīng)力的施作和觀測，即可測出不同時期錨索軸力的變化情況，從而進(jìn)行有關(guān)的處理，軸力讀數(shù)時應(yīng)與填土的情況以及樁身位移情況相對應(yīng)進(jìn)行觀測。由于樁上錨具采用特殊OVM產(chǎn)品，故傳感器元件應(yīng)與之相配套，個冷公路預(yù)應(yīng)力錨索樁板墻選用的是遼寧丹東市三達(dá)測試儀器廠生產(chǎn)的GW型鋼弦式巖土錨測力計和GPC—1型袖珍式鋼弦頻率測定儀組成的測量系統(tǒng)（見圖2）。六、機具設(shè)備（見表2）