武漢理工大學(xué)《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

目錄

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2異步機(jī)電動(dòng)態(tài)模型的建立...................................................2

2.1異步機(jī)電的三相數(shù)學(xué)模型................................................2

2.2異步機(jī)電兩相模型......................................................4

3直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理及特點(diǎn)...............................................6

3.1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理與特點(diǎn)............................................6

3.2直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的控制規(guī)律和反饋系統(tǒng).....................................7

4系統(tǒng)建模與仿真.............................................................10

4.1MatIab/SimuIink簡(jiǎn)介...............................................10

4.2模塊模型實(shí)現(xiàn).........................................................10

4.2.1機(jī)電模型.....................................................11

4.2.2磁通和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器........................................12

4.2.3磁鏈選擇器...................................................13

4.2.4電壓矢量選擇.................................................14

4.2.5其他模塊........................................................15

附錄..........................................................................18

5感受和體味.................................................................17

參考文獻(xiàn).....................................................................24

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直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)仿真分析

1雌

異步電動(dòng)機(jī)具有非線性、強(qiáng)耦合、多變量的性質(zhì)，要獲得高動(dòng)態(tài)調(diào)速性能，必須從動(dòng)

態(tài)模型出發(fā)，分析異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁錠控制規(guī)律，研究高性能異步電動(dòng)機(jī)的調(diào)速方案。

直接轉(zhuǎn)矩控制就是一種基于動(dòng)態(tài)模型的高性能交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)利用轉(zhuǎn)

矩偏差和定子磁鏈幅值偏差的正、負(fù)符號(hào)，根據(jù)當(dāng)前定子磁鏈?zhǔn)噶克诘奈恢?，直接選取

合適的定子電壓矢量，實(shí)施電磁轉(zhuǎn)矩和定子磁鏈的控制。直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)優(yōu)良

的靜、動(dòng)態(tài)特性，但是也有其不足之處。

基于穩(wěn)態(tài)數(shù)學(xué)模型的異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)雖然能夠在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速，但對(duì)

于軋鋼機(jī)、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、載客電梯等需要高動(dòng)態(tài)性能的對(duì)象，就不能滿足要求了。

要實(shí)現(xiàn)高動(dòng)態(tài)性能的調(diào)速系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)，必須依據(jù)異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型來(lái)設(shè)計(jì)。

本說(shuō)明書(shū)第二章主要講述異步機(jī)電動(dòng)態(tài)模型的建立，分析其動(dòng)態(tài)模型以及控制特點(diǎn)。

第三章講述直接轉(zhuǎn)矩控制的特點(diǎn)。第四章主要講述仿真模型的構(gòu)造。

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2異步機(jī)電動(dòng)態(tài)模型的建立

電磁耦合是機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的必要條件，電流與磁通的乘積產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速與磁通的乘

積得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。交流機(jī)電不同于直流機(jī)電，不能簡(jiǎn)單地分析設(shè)計(jì)調(diào)速系統(tǒng)，由于其動(dòng)

態(tài)數(shù)學(xué)模型是一個(gè)高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。

2.1異步機(jī)電的三相數(shù)學(xué)模型

研究異步機(jī)電數(shù)學(xué)模型時(shí)忽略空間諧波、磁路飽和、鐵心磁損，也不考慮頻率變化和

溫度變化對(duì)繞線電阻的影響。其動(dòng)態(tài)模型由磁鏈方程、電壓方程、、轉(zhuǎn)矩方程、運(yùn)動(dòng)方程

組成。

1.磁鏈方程

每一個(gè)繞組的磁鏈?zhǔn)撬旧淼淖愿写沛満推渌@組對(duì)它的互感磁鏈之和，因比，六個(gè)

繞組的磁鏈可表達(dá)為

[LLLLLL

XAAABACAaADAc/HI

甲ILLLLL

BBABBBCBaBoBeB

LLLLLLi

CCACBccc>ct?Ccci2-la)

LLLLLLi

aAaBaCaabxca

/LLLLLLi

t*AbBbCtabbhubhj

LLLLLL\

<?\■<?A<RrC?J

或者寫(xiě)成二Li(2-1b)

式中，L是6X6電感矩陣，其中對(duì)角線元素L,L,L,L,L,L是各有

AABBccciabbcc

關(guān)繞組的自感，其余各項(xiàng)則是繞組間的互感。

2.電壓方程

三相定子繞組的電壓平衡方程為

.口dv

以二［0+中

?ndv

%二日+,

u=iR+dvc

cCsdt

2

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與此相應(yīng)，二相轉(zhuǎn)子繞組折算到定子側(cè)后的電壓方程為

dv

U

a=dta

u=iR+(2-3)

bbrdt

dv

u=iR+

ccrdtc

式中uA^uB、uC、ua>ub^uc定子和轉(zhuǎn)子相電壓的瞬時(shí)值;

iA、iB、iC、ia、ib、ic——定子和轉(zhuǎn)子相電流的瞬時(shí)值;

中A、中B、中C、中a、中b、中c——各相繞組的全磁鏈；

Rs、Rr-定子和轉(zhuǎn)子繞組電阻;

寫(xiě)成矩陣式為

(2-4a)

(2-4b)

3.轉(zhuǎn)矩方程

根據(jù)機(jī)電能量轉(zhuǎn)換原理，在線性電感的條件下，磁場(chǎng)的儲(chǔ)能和磁共能為

W=W'=—inp=_iTU(2-5)

mm22

電磁轉(zhuǎn)矩等于機(jī)械角位移變化時(shí)磁共能的變化率?W'/?9（電流約束為常值）,且

mm

機(jī)械角位移9m=9/np,于是

T=^4r|?W

=n1T(2-6)

e?9IP?9

mi=const.I=const.

將式（2-4）代入到式：2-5）,并考慮到電感的分塊矩陣關(guān)系式，得

no?L]

1?L1----6F-J

T2nh?9cnr?9i(2-7)

eP2PI?L.

rs0

L?9J

又由于

ii=[iTE=[ii](2-8)

rABab

代入式（2-7）得

3

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1：cL..?L.

T=—nIT.--r-l+|Tr--sr|(2-9)

r1

e2PC0SS?9

代入磁鏈方程有

T=—nL[(ii+ij+ji)sin9

epmsAaBbCc

+(ii+ii+ii)sin(9+120。i(2-10)

AbBcCa

+(ii+ii+ii)sin(9—120o)]

AcBaCb

4.運(yùn)動(dòng)方程

運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程為

丁丁Jdo

T=T+(2-11)

eLndt

p

其中TL——負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩；

J——機(jī)組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量;

轉(zhuǎn)角方程為

d9

(2-12)

dt

2.2異步機(jī)電兩相模型

異步機(jī)電三相原始模型相當(dāng)復(fù)雜，實(shí)際應(yīng)用中要經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換，將其三相模型變換為

2相來(lái)建立模型。其變換原則是在不同坐標(biāo)下繞組產(chǎn)生的合成磁動(dòng)勢(shì)相等。

變換的形式有3/2變換和2/2變換，具體分析模型的建立見(jiàn)第四章。建立的兩相數(shù)學(xué)

模型敘述如下。

在ap坐標(biāo)系上的電壓源型變頻器■異步電動(dòng)機(jī)具有四階電壓方程和一階運(yùn)動(dòng)方程，因

此其狀態(tài)方程也是5階的，須選取5個(gè)狀態(tài)變量，而可選的變量共有9個(gè)，即轉(zhuǎn)速w,

4個(gè)電流變量i、i、i、i和4個(gè)磁鏈變量V、V、V、Vo由于轉(zhuǎn)子電流是不可

sasbrarbsasbrarb

測(cè)的，不宜用作狀態(tài)變量，因此只能選定子電流i、i和定子磁鏈v、v,或者定子

sasbsasb

電流i、i和轉(zhuǎn)子磁鏈v、V。也就是說(shuō)，可以用兩種狀態(tài)方程來(lái)表示，BPO—v—i

sasbrarbrs

和O-v-i兩種狀態(tài)方程。本次計(jì)算采用定子電流i、i和定子磁鏈v、v,再加之

sssasbsast

轉(zhuǎn)速w共個(gè)5狀態(tài)變量來(lái)建立O—v-i狀態(tài)方程。

SS

部坐標(biāo)系上的狀態(tài)方程

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dO

上、n丁

=P-(lv-IV)-P-I

dtJsbsasasbJL

dv

_=-Ri+Ov+u

dtssa1sbsa

dv-.

sb_=-Ri-八Ov+u

(2-13)

dtssbisasa

di=1V+1Ov-U

RL+RL.c+sa-

sasr____rsI-Oi

dt裝LTsa裝Lsb裝LTsasb裝L

sr%s

di_1.RL+RL.c.U

sb——/-Ov一一?“-Oi+sb---

dt裝LTsa裝匚sa裝LTsbsa裝L

srssrs

輸出方程

Y=bA/2+V2(2-14)

LJVsas

其中，狀態(tài)變量

VV

x=0iis]]b(2-15)

sasbba

輸入變量

uTT(2-16)

u=[%sbL」

電磁轉(zhuǎn)矩

=n(iv-iv)

T(2-17)

epsbsasasb

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3直接轉(zhuǎn)矩控制的基本原理及特點(diǎn)

直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)簡(jiǎn)稱DTC(DirectTorqueControl)系統(tǒng)，是繼矢量控制系統(tǒng)之

后發(fā)展起來(lái)的此外一種高動(dòng)態(tài)性能的交流電動(dòng)機(jī)變壓變頻調(diào)速系統(tǒng)。在它的轉(zhuǎn)速環(huán)里面利

用轉(zhuǎn)矩反饋直接控制機(jī)電的電磁轉(zhuǎn)矩，因此而得名為直接轉(zhuǎn)矩控制。其基本思想是根據(jù)定

子磁鏈幅值偏差A(yù)B的正負(fù)符號(hào)和電磁轉(zhuǎn)矩偏差A(yù)T的正負(fù)符號(hào)，再依據(jù)當(dāng)前定子磁鏈?zhǔn)?/p>

se

量所在的位置，直接選取合適的電壓空間矢量，減小定子磁鏈幅值的偏差和電磁轉(zhuǎn)矩

mS

的偏差，實(shí)現(xiàn)電磁轉(zhuǎn)矩與定子磁鏈的控制。

3.1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)原理與特點(diǎn)

如圖3-1為異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制的原理框圖，和VC系統(tǒng)一樣，它也是分別控制

異步電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和磁鏈，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器ASR的輸出作為電磁轉(zhuǎn)矩的給定信號(hào)TZ在T?后

面設(shè)置轉(zhuǎn)矩控制內(nèi)環(huán)，它可以抑制磁鏈變化對(duì)于轉(zhuǎn)矩的影響，從而使得轉(zhuǎn)速和磁鏈系統(tǒng)實(shí)

現(xiàn)解耦。因此，從整體控制結(jié)構(gòu)上來(lái)看，直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)系統(tǒng)和矢量控制系統(tǒng)(VC)

系統(tǒng)是一致的都獲得了較高質(zhì)量的動(dòng)態(tài)性能以及靜態(tài)性能。

開(kāi)

大

狀

態(tài)PWM逆變?nèi)?/p>

選

擇

----磁林、抬好稅泅模型,'dj

-----------------7/％%

圖3-1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)圖

從圖中中可以看出，直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)，就是通過(guò)使定轉(zhuǎn)子磁鏈B的幅值保持恒定，

S

然后選擇合理的零矢量的作用次序和作用時(shí)寬，以調(diào)節(jié)定子磁鏈?zhǔn)噶康倪\(yùn)動(dòng)速度，從而改

變磁通角的大小，以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)電轉(zhuǎn)矩的控制。在直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)中，其基本控制方法就

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是通過(guò)電壓空間矢量來(lái)控制定子磁鏈的旋轉(zhuǎn)速度，控制定子磁鏈走走停停，以改變定子磁

鏈的平均旋轉(zhuǎn)速度的大小，從而改變磁通角的大小，以達(dá)到控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的目的。

直接轉(zhuǎn)矩控制作為一種交流調(diào)速的控制技術(shù)具有以下特點(diǎn)：

①直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，直接控

制機(jī)電的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)做比較等效簡(jiǎn)化，不

需要摹仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，它

省掉了矢量旋轉(zhuǎn)變換等復(fù)雜的變換與計(jì)算。因此，它所需要的信號(hào)處理工作特殊

簡(jiǎn)單，所用的信號(hào)使觀察者對(duì)于交流電動(dòng)機(jī)的物理過(guò)程能夠做出直接和明確的到

斷。

②直接轉(zhuǎn)矩以定子磁場(chǎng)定向，只要知道定子參數(shù)就可以把它觀測(cè)出來(lái)。而

矢量控制磁場(chǎng)定向所用的是轉(zhuǎn)子磁鏈，觀測(cè)轉(zhuǎn)子磁鏈需要知道電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻

和電感c因此.直接轉(zhuǎn)矩捽制大大減少了矢量捽制技術(shù)中捽制性能易受參數(shù)變化

影響的問(wèn)題。

③直接轉(zhuǎn)矩控制采用空間電壓矢量和六邊形磁鏈軌跡，直接控制轉(zhuǎn)矩。

④轉(zhuǎn)矩和磁鏈都采用兩點(diǎn)式調(diào)節(jié)，把誤差限制在容許的范圍內(nèi)，控制直接

又簡(jiǎn)化。

⑤控制信號(hào)的物理概念明確，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)快，具有較高的靜、動(dòng)態(tài)性能。由

于以上的優(yōu)點(diǎn)所以直接轉(zhuǎn)矩控制技術(shù)在現(xiàn)代控制理論中得到廣泛的運(yùn)用。

3.2直接轉(zhuǎn)矩系統(tǒng)的控制規(guī)律和反饋系統(tǒng)

用矩陣方式表示的異步電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型。其中既有微分方程（電壓方程與運(yùn)動(dòng)方

程），又有代數(shù)方程（磁鏈方程和轉(zhuǎn)矩方程）。旋轉(zhuǎn)正交坐標(biāo)系上的異步電動(dòng)機(jī)具有四階

電壓方程和一階運(yùn)動(dòng)方程，因此需要五個(gè)狀態(tài)變量，轉(zhuǎn)速作為輸出必須選擇，定子電流可

以直接確定，選為狀態(tài)變量，考慮到磁鏈對(duì)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行很重要，選擇轉(zhuǎn)子磁錠或者定子

磁鏈。選擇定子磁鏈就是DTC系統(tǒng)。

DTC系統(tǒng)中采用兩相靜止坐標(biāo)計(jì)算定子磁鏈，而避開(kāi)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換。3?坐標(biāo)系上電

壓方程

u=Ri+Lpi+Lpi=Ri+pw（3-1）

sassassamsassasa

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u=Ri+Lpi+Lpi=Ri+pw(3-2)

沙sspsspmspsspsp

移項(xiàng)并積分后得

w=<P(U-Ri)dt

SaSaSSa(3-3)

甲=(P(u—Ri)dt

sasassa(3-4)

式(3-3)和式(3-4)就是圖3-1中所采用的定子磁鏈模型，其結(jié)構(gòu)框圖如圖3-2所示。

這是一個(gè)電壓模型，他適合于中高速運(yùn)行的系統(tǒng)，在低速時(shí)誤差較大，甚至無(wú)法使用。必

要時(shí)，只好在低速時(shí)切換到電流模型，但是其提高魯棒性的優(yōu)點(diǎn)就不得不丟棄了。

圖3-2定子磁鏈模型結(jié)構(gòu)框圖

在兩相靜止坐標(biāo)系上的電磁轉(zhuǎn)矩表達(dá)式為

T=n(ii-ii)(3-5)

epsprasasp

這就是DTC系統(tǒng)所用的轉(zhuǎn)矩計(jì)算模型，其結(jié)構(gòu)圖如圖3-3所示。

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圖3-3轉(zhuǎn)矩模型結(jié)構(gòu)框圖

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4系統(tǒng)建模與仿真

4.1Matlab/Simulink簡(jiǎn)介

Matlab是矩陣實(shí)驗(yàn)室(MatrixLaboratory)的簡(jiǎn)稱，是美國(guó)MathWorks公司出品的商

業(yè)數(shù)學(xué)軟件，用于算法開(kāi)辟、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級(jí)技術(shù)計(jì)算語(yǔ)言和

交互式環(huán)境，主要包括Matlab?Simulink兩大部份。

Matlab語(yǔ)言是Mathworks公司推出的當(dāng)今國(guó)際上最為流行的軟件之一，主要面對(duì)科

學(xué)計(jì)算、可視化以及交互式程序設(shè)計(jì)的高科技計(jì)算環(huán)境。它將數(shù)值分析、矩陣計(jì)算、科學(xué)

數(shù)據(jù)可視化以及非線性動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的建模和仿真等諸多強(qiáng)大功能集成在一個(gè)易于使用的視

窗環(huán)境中，為科學(xué)研究、工程設(shè)計(jì)以及必須進(jìn)行有效數(shù)值計(jì)算的眾多科學(xué)領(lǐng)域提供了一種

全面的解決方案，并在很大程度上擺脫了傳統(tǒng)非交互式程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言(如C、Fortran)M

編輯模式，代表了當(dāng)今國(guó)際科學(xué)計(jì)算軟件的先進(jìn)水平。

Matlab提供了眾多的工具箱，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)仿真工具Simulink是其主要工具箱之一，它

是Matlab最重要的組件之一，它提供一個(gè)動(dòng)態(tài)系統(tǒng)建模、仿真和綜合分析的集成環(huán)境。

在該環(huán)境中，無(wú)需大量書(shū)寫(xiě)程序，而只需要通過(guò)簡(jiǎn)單直觀的鼠標(biāo)操作，就可構(gòu)造出復(fù)雜的

系統(tǒng)。Simulink具有適應(yīng)面廣、結(jié)構(gòu)和流程清晰及仿真精細(xì)、貼近實(shí)際、效率高、靈便等

優(yōu)點(diǎn)，提供了一種更快捷、直接明了的方式，而且用戶可以即將看到系統(tǒng)的仿真結(jié)果。并

基于以上優(yōu)點(diǎn)Simulink已被廣泛應(yīng)用于控制理論和數(shù)字信號(hào)處理的復(fù)雜仿真和設(shè)計(jì)。

Simulink也是一個(gè)比較特殊的工具箱。它不僅能讓用戶知道具體環(huán)節(jié)的動(dòng)態(tài)細(xì)節(jié)，而

且能夠讓用戶清晰地了解各種器件、各子系統(tǒng)、各系統(tǒng)間的信息交換，掌握各部份之間的

交互影響，同時(shí)可以借助摹擬示波器將仿真動(dòng)態(tài)結(jié)果加以顯示，于是仿真結(jié)果過(guò)程十分直

觀。更為可貴的是Simulink的開(kāi)放性，用戶可以根據(jù)自己的需要開(kāi)辟自己的模型，并通

過(guò)封裝擴(kuò)充現(xiàn)有的模型庫(kù)。

綜合上節(jié)的分析，現(xiàn)代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中的交流異步電動(dòng)機(jī)的本身就是一個(gè)高階、非線

性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。本次設(shè)計(jì)就是從靜止兩相坐標(biāo)系下出發(fā)，推導(dǎo)出基于定子磁鏈

定向的電動(dòng)機(jī)狀態(tài)方程，建立異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并應(yīng)用Matlab的工具箱

Simulink來(lái)仿真異步電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)特性。

4.2模塊模型實(shí)現(xiàn)

建立如圖4-1所示的直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真模型，其中電動(dòng)機(jī)采用基于坐標(biāo)系的

數(shù)學(xué)模型，轉(zhuǎn)速采用積分和輸出限幅的PI調(diào)節(jié)器，定子磁鏈和轉(zhuǎn)矩調(diào)節(jié)器采用帶有滯環(huán)

的雙位式控制器，電壓矢量選擇環(huán)節(jié)采用simulink中的s函數(shù)編寫(xiě)。

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4-1直接轉(zhuǎn)矩控制系統(tǒng)仿真模型

4.2.1機(jī)電模型

在進(jìn)行異步機(jī)電的仿真時(shí)，沒(méi)有必要對(duì)四種狀態(tài)方程逐一進(jìn)行，只要以一種為內(nèi)核，

在外圍加之坐標(biāo)變換和狀態(tài)變換，就可得到在不同的坐標(biāo)下、不同狀態(tài)量的仿真結(jié)果。因

此在此處建立以定子磁鏈、轉(zhuǎn)速和電流為狀態(tài)變量的狀態(tài)結(jié)構(gòu)為核心，構(gòu)建異步機(jī)電仿真

模型,如圖4-2.

其中

Rt=(Rs*Lr*Lr*Rr*Lm*Lm)/(Lr*Lr)o(4-1)

1.定子磁鏈計(jì)算

定子磁鏈的摹擬和離散計(jì)算式為

里=(P(U-Ri)dt

sapsapssap

w=lu-RI)T____X

sapsapssap2\Z—1)(4-3)

式中，和isa。為鄧兩相坐標(biāo)系上的釘子電壓和電流，K為積分系數(shù)，丁$為采樣時(shí)

間。

磁鏈計(jì)算采用離散梯形積分，模塊給出磁鏈，并由ComplextoMagnitude-Angle計(jì)算

磁鏈的幅值和轉(zhuǎn)角。

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2.轉(zhuǎn)矩計(jì)算

電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算式為

T=(甲i-wi)(4⑷

e2s(Jsasas[i

式中，P為電動(dòng)積極對(duì)數(shù)。

圖4-2異步機(jī)電仿真模型

4.2.2磁通和轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器

電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和磁鏈都采用滯環(huán)控制，其控制器結(jié)構(gòu)如圖4-3所示。轉(zhuǎn)矩控制是三位

滯環(huán)控制方式，在轉(zhuǎn)矩滯環(huán)寬度設(shè)為dTe時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)矩偏差大于STe/2和小于一d：/2時(shí)，

滯環(huán)模塊分別輸出“1”和“3”，當(dāng)滯環(huán)模塊輸出為“2”時(shí)，經(jīng)或者非門(mén)NOR輸出狀

態(tài)“2”。磁鏈控制是二位滯環(huán)控制，分別輸出“1”和“2”。

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圖4-3轉(zhuǎn)矩滯環(huán)控制器模塊

4.2.3磁鏈選擇器

直接轉(zhuǎn)矩控制將磁鏈空間劃分為6個(gè)區(qū)間，如圖4-4所示，磁鏈選擇器模塊甲s的位

置角。，判斷磁鏈▽.運(yùn)行在哪一個(gè)分區(qū)。磁鏈選擇器結(jié)構(gòu)如圖4-5所示。

圖4-4磁鏈?zhǔn)噶靠臻g

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0

angle

-30k

Convert

[jo

|30

90

150

圖4-5Fluxsectorseeker模塊結(jié)構(gòu)

4.2.4電壓矢量選擇

電壓矢量環(huán)節(jié)采用s_function模塊，如圖4-6所示，s函數(shù)見(jiàn)附錄。

S-Function

圖4-6電壓矢量選擇環(huán)節(jié)

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4.2.5其他模塊

仿真模型其他模塊結(jié)構(gòu)如下圖所示。

Gainl

圖4-7兩相坐標(biāo)變換

Psir=sqri(P?PPsia+PsibMPsib)

Teta=2"ata"P$ib(PsgPsia))

圖4-8K/P變換

圖4-9電流環(huán)

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5感受和體味

這次課程設(shè)計(jì)耗時(shí)許久，但是最終我還是沒(méi)有成功地做出仿真結(jié)果，這激勵(lì)著我去做

更加認(rèn)真的學(xué)習(xí)和探索，MATLAB仿真領(lǐng)域是一個(gè)需要大量時(shí)間去實(shí)踐和探索的領(lǐng)域，經(jīng)

過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我深刻地認(rèn)識(shí)到了自己只是的不足，我下定決心要在以后的日子中更加投

入到專業(yè)的學(xué)習(xí)中。

作為一位學(xué)習(xí)自動(dòng)化的學(xué)生，我們的夢(mèng)想是成為一位電氣工程師，所以我覺(jué)得能做類

似的課程設(shè)計(jì)是十分故意義，而且是十分必要的。在成為一位合格的電氣工程師之前我們

必須經(jīng)歷硬件的制作、軟件的調(diào)試、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)這三個(gè)步驟。這這次課程設(shè)計(jì)也培養(yǎng)了我

們的團(tuán)隊(duì)合作精神，讓幾個(gè)人一起作一個(gè)課題可以讓我們更好的發(fā)揮自己的特長(zhǎng)，課程設(shè)

計(jì)中我既鞏固了課堂卜學(xué)到的理論知識(shí).又掌握了Mat1ah的在交流調(diào)速應(yīng)用中的基木使

用方法。同時(shí)，這次課程設(shè)計(jì)也培養(yǎng)了我認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)和實(shí)事求是的工作態(tài)度。

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武漢理丁大學(xué)仙云動(dòng)控制系統(tǒng)》課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

附錄

function

[sys,xOzstrzts,simStateCompliance]=cactian(t,x,u,flag,ulzu2zu3,u

4,k)

switchflag

case0

[syszxO,strzts,simStateCompliance]=mdllnitializeSizes(k);

case1

sys=mdlDerivatives(tzx,uzk);

case{2,9}

sys=[];

case3

sys=mdlOutputs(tzxfu);

otherwise

DAStudio.error(*Simulink:blocks:unhandledFlag',

num2str(flag));

end

function[syszxO,str,ts,simStateCompliance]=

mdllnitializeSizes(k)

sizes=simsizes;

sizes.NumContStates=1;

sizes.NumDiscStates=0;

sizes.NumOutputs-1;

sizes.Numlnputs=1;

sizes.DirFeedthrouch=0;

sizes.NumSampleTimes=1;

sys=simsizes(sizes);

str=[];

x0=[];

ts=[00];

simStateCompliance=*DefaultSimState,;

functionsys=mdlDerivatives(tzx,u,k)

if(u(1)==l&u(2)==l&u(3)==1)

k=l;

elseif(u(1)==l&u(2J==l&u(3)==0)

k=2;

elseif(u(1)==l&u{2]==0&u(3)==1)

k=3;

elseif(u(1)==l&u(2：==0&u(3)==0)

k=4;

elseif(u(1)==0&u(2；==l&u(3)==1)

18

武漢理工太之《運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)：L課程設(shè)說(shuō)明書(shū),

k-5;

elseif(u(1)==0&u(2]==1&u(3)==0)

k=6;

elseif(u(1)==0&u(2)==0&u(3)==1)

k=7;

elseif(u(1)==0&u(2；==0&u(3)==0)

k=8;

end

switchu(4)

case1

if(k==l)

SA=1;

SB=1;

SC=O;

elseif(k==2)

SA=1;

SB=O;

SC=O;

elseif(k==3)

SA=O;

SB=1;

SC=O;

elseif(k==4)

SA=O;

SB=1;

SC=1;

elseif(k==5)

SA=1;

SB=O;

SC=O;

elseif(k==6)

SA=1;

SB=O;

SC=1;

elseif(k==7)

SA=O;

SB=1;

SC=1;

elseif(k==8)

SA=O;

SB=O;

SC=1;

end

case2

if(k==l)

19

武漢理丁大學(xué)6云動(dòng)捽制系統(tǒng)》

SA-O；

SB=1;

SC=O;

elseif(k==2)

SA=O;

SB=O;

SC=O;

elseif(k==3)

SA=O;

SB=1;

SC=1;

elseif(k==4)

SA=1;

SB=1;

SC=1;

elseif(k==5)

SA=O;

SB=O;

SC=O;

elseif(k==6)

SA=1;

SB=O;

SC=1;

elseif(k==7)

SA=1;

SB=1;

SC=1;

elseif(k==8)

SA=1;

SB=O;

SC=1;

end

case3

if(k==l)

SA=O;

SB=1;

SC=1;

elseif(k==2)

SA=O;

SB=O;

SC=O;

elseif(k.==3)

SA=O;

SB=O;

SC=1；

20

武漢理丁大學(xué)6云動(dòng)捽制系統(tǒng)》課程設(shè)37H由明書(shū)

elseif(k==4)

SA=1;

SB=1;

SC=1；

elseif(k==5)

SA=O;

SB=O;

SC=O;

elseif(k==6)

SA=1;

SB=1;

SC=O;

elseif(k==7)

SA=1;

SB=1;

SC=1;

elseif(k==8)

SA=1;

SB=O;

SC=O;

end

case4

if(k==l)

S