基于MATLAB的励磁控制系统仿真实验设计

基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真分析与调试摘要同步发电机为电力系统提供能量，其控制性能的好坏将直接决定电力系统的安全与稳定运行状况。

通过掌握利用MATLAB对励磁控制进行分析和研究的技能，能灵活应用MATLAB的SIMULINK仿真软件，分析系统的性能。

通过使用这一软件工具从繁琐枯燥的计算负担中解脱出来，而把更多的精力用到思考本质问题和研究解决实际生产问题上去。

文章介绍了MATLAB/Simulink的主要特点、基本模块和功能，分析了同步发电机励磁调节系统的组成及其各个部分原理，建立了基于MATLAB的同步发电机及其励磁调节系统仿真模型，最后建立了以PID和PSS为励磁控制方式的同步发电机励磁调节系统数学模型，在Simulink环境下进行了仿真，收到了很好的效果。

关键词：MATLAB；同步发电机；励磁调节系统；建模；仿真；校正ABSTRACTSynchronous generator is the energy of the power system provider, and its performance will directly determine the quality of power system security and stability in operation. Through mastering the use of MATLAB for analysis of the excitation control and research skills, flexibility SIMULINK of MATLAB simulation software to analyze performance of the system. Through the use of the software tools from the boring red tape out of the computational burden, and more reflection on the nature of the problem used to solve practical production and research issues.The article introduced the main features of the MATLAB/Simulink，the basic module and function，illustrated the composition of synchronous generator excitation system and its principle of every part，established the simulation model of generator from MATLAB and that of generator excitation system，established synchronous generator excitation system mathematical model that is controlled by the way of PID and PSS，simulate it in the environment of Simulink，get pretty good results.Key words: MATLAB；synchronous generator；excitation control system；modeling；simulation；Correction目录1 绪论 (1)1.1 引言 (1)1.2 MATLAB 软件介绍 (1)1.2.1 MATLAB 软件简介 (1)1.2.2 MATLAB 软件语言特点 (2)1.3 Simulink 介绍 (4)1.3.1 Simulink 简介 (4)1.3.2 Simulink 功能介绍 (4)1.3.3 Simulink 特点介绍 (5)2 同步发电机的励磁系统控制原理 (6)2.1 同步发电机介绍 (6)2.1.1 同步发电机工作原理 (6)2.2 励磁系统概述 (7)2.3 励磁系统的分类 (8)2.3.1 直流励磁机励磁系统 (8)2.3.2 半导体励磁系统 (9)2.3.3 静止励磁机励磁系统 (11)2.4 励磁系统在电力系统中的作用 (12)3 同步发电机励磁系统MATLAB 的建模 (15)3.1 励磁控制系统数学模型[3] (15)3.2 励磁控制系统的传递函数[3] (16)4 励磁控制系统的MATLAB 仿真 (17)4.1 励磁系统的仿真 (17)4.1.1 闭环传递函数 (17)4.1.1.1 闭环传递函数模型 (17)4.1.1.2 求阶跃响应 (18)4.1.2 开环传递函数 (18)4.1.2.1 开环传递函数模型 (18)4.1.2.2 根轨迹图设计器 (19)4.2 Simulink 求阶跃响应 (21)4.2.1 阶跃响应的暂态指标 (22)5 励磁控制系统的校正 (23)5.1 校正的概念 (23)5.2 校正的分类 (23)5.3 PID 对励磁系统的仿真 (23)5.4 励磁系统稳定器（PSS）对系统的校正 (25)5.5 PID 校正和PSS 校正的分析比较 (27)6 总结 (28)参考文献 (29)致谢 (30)附录 (31)附录A 计算暂态指标的程序1 (31)附录B 计算暂态指标的程序2 (33)1 绪论1.1 引言同步发电机是电力系统的能量提供者, 供给同步发电机励磁电流的电源及其附属设备统称为励磁系统。

毕业设计 (论文)课题：基于Matlab的直流电机弱磁调速系统仿真学院：机械与电气工程学院学生姓名：XXXXXXXXX 学号：XXXXXXXXXXXX 专业班级：XXXXXXXXXXXXXXX 指导老师： XXXXXXXXX 完成时间：XXXXXXXXX摘要直流电动机的调速性能好，启动转矩大，特别是调速性能为交流电机所不及。

因此，在对电动机的调速性能和启动性能要求比较高的生产机械上，大都使用直流电动机进行拖动。

而通过减小直流电动机励磁磁通的方法对直流电动机调速，不仅调速过程平滑，可控制性高，而且能量损耗小，成本低，被广泛应用于恒功率调速场合。

Matlab是一种科学计算软件，利用其Simulink仿真环境可以很方便的对各类系统进行仿真。

利用matlab进行电机仿真有很多优点。

第一、能够大大提高实验过程当中的安全性；第二、搭建仿真模型操作简单，修改各参数方便快捷，在今后电动机的改良及系统的设计中可以大大缩短设计开发周期，有利于选择最佳参数和设计最合理的系统方案；第三、仿真结果通过Simulink模块当中示波器显示其曲线变化，这样可以更为直观的观察到各参数对电动机性能的影响，对电动机的研究带来了极大的方便。

本文使用Simulink仿真环境中的各类模块，组成直流电动机弱磁调速控制系统。

通过改变励磁磁通量，可以得到电机在不同条件下的运行参数。

经过对仿真结果进行分析，对弱磁调速特点进行了验证。

关键词：直流电机；弱磁调速；Matlab仿真；SimulinkAbstractDC motor‘s speed performance and starting torque is higher than AC motor。

Therefore DC motor has been widely applied in the in many demanding occasions.The design is electric machinery simulation experiment based on MATLAB. Firstly, we sh ould learn to study the internal structure and principle of operation of the electric machiner y. Secondly, it is the learning of the MATLAB software. To build up a simulation model we need to use the Simulink module to build up different type and capacity motors’ starting, s peed regulation and braking module by Simulink module, then simulate the curves of the p arameters.The simulation of the motor plays an important role in studying the electric machinery. By buildi ng up the models to simulate the variety of the motors’starting,speed regulation and braking curves. Firstly, we can greatly improve the safety during the process of the experiment. Secondly, it is easy to build up a simulation model and convenient to modify the parameters, so we can greatly shorten the design cycle in the future motor improvement and system design and it is propitious to select optimum parameters and design the most reasonable system scheme. Thirdly, the simulation results is used by oscilloscope in Simulink modules to display theirs’ curves variety, in this way we can intuitionisticly observe the effects of parameters on the performance of the motors, it brings great convenience in motor research.KeyWords：DC motor; Matlab; Speed regulation with Field weakening；Simulink目录摘要 (2)Abstract (3)1 绪论 (5)1.1课题研究的目的和意义 (5)1.2论文的主要研究内容 (5)2 直流电动机 (6)2.1 直流电动机的基本工作原理 (6)2.2直流电机的励磁方式 (7)2.3直流电动机相关公式 (8)3 弱磁调速系统 (9)3.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.2固有机械特性 (10)3.1.3人为机械特性 (10)3.2他励直流电动机的调速 (13)3.2.1调速指标 (13)3.2.2 调速方法 (14)3.3 他励直流电动机弱磁调速系统概述 (16)4 Matlab概述 (17)4.1 Matlab简介 (17)4.2 Simulink的应用 (18)4.2.1 简介 (18)4.2.2 功能 (18)4.2.3 启动方法 (19)5 直流电机弱磁调速仿真 (19)5.1 设计思路及模块介绍 (19)5.1.1设计思路 (19)5.1.2模块介绍 (19)5.2 在simulink上建立仿真模型 (21)5.3仿真结果及分析 (25)5.3.1 仿真结果 (25)5.3.2 结果分析 (27)5.4 弱磁控制的直流调速系统 (27)6 总结 (29)致谢 (30)参考文献 (30)附录（中英文翻译） (31)外文资料 (31)中文翻译 (36)1 绪论1.1课题研究的目的和意义在国民经济生产中，电机工业是机械工业的一个重要组成部分，电机是机电一体化中机和电的结合部位，是机电一体化的重要基础，电机可称为电气化的心脏。

硕士研究生学位论文X X大学论文题目(中文)：基于MATLAB的同步发电机励磁系统的建模仿真论文题目(外文)：Modeling and Simulation of excitation system of synchronous generator based on MATLAB/simulink 研究生姓名：XXXX学科、专业：电气工程研究方向：导师姓名职称：论文答辩日期年月日学位授予日期年月日摘要近些年来,电力系统发展迅速,基本形成了高电压、大机组、超远距离输送的模式。

因此,保证电力系统的安全、稳定、高效运行成为了研究的热点与难点。

同步发电机励磁控制系统是同步发电机控制系统的核心。

经过长年的研究证明, 实现对同步发电机励磁的合理有效控制,是实现电力系统稳定运行要求的最快捷、最有效、最廉价的方法。

传统PID控制需要线性的精确模型,无法实现对非线性对象的有效控制,不能及时应对系统运行中被控对象发生的改变,对于目前以至未来电力系统的发展特点,难以实现有效控制。

模糊控制是一种智能控制方法,它不需要精确的数学模型,鲁棒性强,同时设计简单方便,易于实现。

本文从同步发电机励磁控制系统原理入手,在深入学习PID控制与模糊控制理论之后,将两者结合起来,提出了基于模糊PID同步发电机励磁控制策略。

详细阐述了该模糊PID励磁控制器的设计过程,实现了针对同步发电机励磁控制这一非线性系统的实时在线控制。

选取了多组参数对所设计的励磁控制器进行仿真,与常规PID控制效果进行比较分析。

实验结果表明本文提出的基于模糊PID的同步发电机励磁控制效果良好,系统的动态特性和静态特性相对于传统PID励磁控制都得到改善,能够对系统运行状态的改变做出及时合理的调整,响应速度快,超调量小,调整时间短,使系统具有较强的适应和抗干扰能力,控制效果明显提高；对于传统PID控制无法解决的非线性问题,模糊PID控制依然有良好的控制效果,体现出解决非线性控制问题的优势。

基于MATLAB的励磁控制系统仿真分析摘要：近些年来,电力系统发展迅速,基本形成了高电压、大机组、超远距离输送的模式。

因此,保证电力系统的安全、稳定、高效运行成为了研究的热点与难点。

同步发电机励磁控制系统是同步发电机控制系统的核心。

经过长年的研究证明,实现对同步发电机励磁的合理有效控制,是实现电力系统稳定运行要求的最快捷、最有效、最廉价的方法。

同步发电机的励磁系统一般由励磁功率单元和励磁调节器两个部分组成。

本文从同步发电机励磁控制系统原理入手，在深入学习PID控制与模糊控制理论之后，将两者结合起来，提出了基于模糊PID同步发电机励磁控制策略，并对其进行了基于MATLAB的励磁控制系统仿真分析。

关键字：同步发电机；励磁控制系统；MATLAB建模；PID控制；模糊控制1发电机励磁系统的作用维持发电机或其他控制点(例如发电厂高压侧母线)的电压在给定水平维持电压水平是励磁控制系统的主要的任务，有以下 3 个主要原因：第一，保证电力系统运行设备的安全。

电力系统中的运行设备都有其额定运行电压和高运行电压。

保持发电机端电压在容许水平上，是保证发电机及电力系统设备安全运行的基本条件之一，这就要求发电机励磁系统不但能够在静态下，而且能在大扰动后的稳态下保证发电机电压在给定的容许水平上。

发电机运行规程规定，大型同步发电机运行电压不得高于额定值的 110％。

第二，保证发电机运行的经济性。

发电机在额定值附近运行是经济的。

如果发电机电压下降，则输出相同的功率所需的定子电流将增加，从而使损耗增加。

规程规定大型发电机运行电压不得低于额定值的 90％；当发电机电压低于 95％时，发电机应限负荷运行。

其他电力设备也有此问题。

第三，提高维持发电机电压能力的要求和提高电力系统稳定的要求在许多方面是一致的。

励磁控制系统对静态稳定、动态稳定和暂态稳定的改善，都有显著的作用，而且是为简单、经济而有效的措施。

2同步发电机励磁系统建模2.1 发电机模型和励磁系统同步发电机是电力系统中物理过程最复杂的的元件，既有机械运动过程又有电磁暂态过程，并且包含变量众多。

《电机技术》２００５年第２期．　１１　．摘要：永磁同步电机（ＰＭＳＭ）控制系统仿真建模在Ｍａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ环境下，通过对独立的ＰＭＳＭ本体、ｄｑ坐标系向ａｂｃ坐标系转换、三相电流源逆变器、速度控制器等功能模块的建立与组合，构建ＰＭＳＭ控制系统的速度和电流双闭环仿真模型。

仿真结果证明该模型的有效性，验证其控制算法，为ＰＭＳＭ控制系统的设计和调试提供基础。

关键词：永磁同步电机仿真建模Ｍａｔｌａｂ闭环Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ａ　ｎｏｖｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｆｏｒ　ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｉｍｕｌｉｎｋ－ｉｎｇ　ｔｈｅ　ＰＭＳＭ　ｓｙｓｔｅｍ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｍａｔｌａｂ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．　ＩｎＭａｔｌａｂ／Ｓｉｍｕｌｉｎｋ，　ｔｈｅ　ｉｓｏｌａｔｅｄ　ｂｌｏｃｋｓ，　ｓｕｃｈ　ａｓ　ＰＭＳＭｂｌｏｃｋ，　ｗｈｉｃｈ　ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｓ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｆｒｏｍ　ｄｑ　ｔｏ　ａｂｃｂｌｏｃｋ，　ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｏｕｒｃｅ　ｉｎｖｅｒｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂｌｏｃｋ，ｓｐｅｅｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ　ｂｌｏｃｋ　ａｎｄ　ｅｃｔ，ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｍｏｄｅｌｅｄ．Ｂｙ　ｔｈｅｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅｓｅ　ｂｌｏｃｋｓ，ｔｗｏ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｌｏｏｐｓ　ａｒｅ　ｕｓｅｄ．ｗｈｉｃｈ　ａｒｅ　ｔｈｅ　ｉｎｎｅｒ　ｃｕｒｒｅｎｔ－ｌｏｏｐ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｕｔｅｒ　ｓｐｅｅｄ－ｌｏｏｐ．Ｔｈｅ　ｒｅａｓｏｎａｂｉｌｉｔｙ　ａｎｄ　ｖａｌｉｄｉｔｙ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｐｒｏｖｅｄ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕ－ｌａｔｅ　ｒｅｓｕｌｔ　ａｎｄ　ｔｈｉｓ　ｎｏｖｅｌ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆｆｅｒｓ　ａ　ｎｅｗ　ｔｈｏｕｇｈｔ　ｆｏｒｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ａｎｄ　ｄｅｂｕｇｇｉｎｇ　ａｃｔｕａｌ　ｍｏｔｏｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：　ＰＭＳＭＭｏｄｅｌｉｎｇＳｉｍｕｌａｔｉｏｎ ＭａｔｌａｂＣｌｏｓｅｄ－ｌｏｏｐ１引言永磁同步电机（Ｐｅｒｍａｎｅｎｔ　Ｍａｇｎｅｔ　Ｓｙｎｃｈｒｏ－ｎｏｕｓ　Ｍｏｔｏｒ，简称ＰＭＳＭ）广泛应用于伺服驱动系统。

基于Matlab电力变压器励磁涌流的分析和仿真宁德师范学院论文(设专业指导教师学生学号题目) 毕业计目录1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理 (1)1.1 变压器励磁涌流的定义 (1)1.2 变压器励磁涌流产生的原因 (1)2 变压器空载合闸物理过程分析 (1)2.1 单相变压器的涌流分析 (1)2.2 三相变压器的涌流分析 (4)2.3 励磁涌流的影响及抑制措施 (5)3 变压器励磁涌流的仿真 (5)3.1 变压器仿真模型构建 (5)3.3 励磁涌流仿真结果的分析 (6)3.4 励磁涌流与短路电流比较 (8)4 结束语........................................................................................................................ (8)参考文献........................................................................................................................ (9)基于Matlab的三相变压器励磁涌流仿真分析摘要：阐述了变压器空载合闸时励磁涌流产生的机理，在单相变压器空载合闸的理论基础上，运用Matlab电气系统模块库构建仿真模型，对三相双绕组变压器空载合闸的过程进行仿真及分析。

对不同状态下的励磁涌流做进一步分析，分析结果和理论分析相吻合，验证了仿真的有效性。

关键词：变压器；Matlab；励磁涌流1 变压器空载合闸励磁涌流产生机理1.1 变压器励磁涌流的定义通常在正常运行的变压器中的励磁电流非常小，大约仅有额定电流的3%~8%，而大型电力变压器的励磁[1]涌流还不足额定电流的1%，如此小的励磁涌流并不足以破坏电力系统的稳定性。

因为变压器本身的铁芯材料呈非线性特性，并附带磁通饱和特性，导致在空载合闸的瞬间，会产生很大的冲击电流，该值可达额定电[2]流的3~4倍，是正常空载运行电流的几十倍甚至百倍以上。

上海电力学院《自动控制原理》MATLAB仿真实验报告课程：自动控制原理题目：发电机励磁控制系统院系：电气工程学院班级：2010021姓名：学号：20102168发电机励磁控制系统（PID 、超前、滞后控制）仿真一、仿真模型图1发电机励磁控制系统模型如图所示为发电机励磁控制系统模型。

功率励磁装置的传递函数为11f T S+，发电机的等效传递函数为11d T S'+，10.05T s =，0.5f T s =，5d T s '=，20K =，分别用不同的控制器（PID ，超前，滞后）使系统相位域量50γ≥，误差系数大于40。

，在实验过程中比较不同控制器的特点。

二、系统控制器 （1） PID 控制器PID 控制器有三个可以调整的参数，即p K 、i T 和d T ，11c p d i G K T s T s⎛⎫=++ ⎪⎝⎭这种控制器既有比例作用的及时迅速，又有积分作用的消除余差能力，还有微分作用的超前控制功能。

当偏差阶跃出现时，微分立即大幅度动作，抑制偏差的这种跃变；比例也同时起消除偏差的作用，使偏差幅度减小，由于比例作用是持久和起主要作用的控制规律，因此可使系统比较稳定；而积分作用慢慢把余差克服掉。

只要三个作用的控制参数选择得当，便可充分发挥三种控制规律的优点，得到较为理想的控制效果。

PID 控制器特别适用于过程的动态特性是线性的而且控制性能要求不太高的场合。

（2） 超前校正控制器超前校正装置的主要作用是通过其相位超前效应来改变频率响应曲线的形状，产生足够大的相位超前角，以补偿原来系统中元件造成的过大的相位滞后。

利用其相位超前特性，可以增大系统的稳定裕度，提高动态响应的平稳性和快速性；对提高系统稳态精度作用不大，系统抗干扰能力有所下降（一般用于稳态精度已基本满足要求，但动态性能差的系统）；利用校正函数()11c p TSG s K TSα+=+，()1α>求得参数进行校正。

基于MATLAB的同步发电机励磁系统仿真研究作者：汪夏斌来源：《山东工业技术》2017年第02期摘要：发电机的励磁系统可以将机端电压维持在一个相对稳定的水平，这对于保证发电机正常运行是至关重要的。

另外，励磁系统还有助于发电机的暂态稳定。

本文在MATLAB/Simulink试验环境下搭建了最为典型的单机——无穷大系统仿真模型，并在此模型的基础上研究系统发生三相短路故障时发电机励磁系统的动态调节特性，以便为更深刻地理解发电机的励磁性能对电机本身的影响做好铺垫。

关键词：MATLAB；同步发电机；励磁系统DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.02.1501 引言同步发电机作为电网能量的注入者而注定成为电网中的重要元件，其运行性能好坏将直接关系到整个电力系统是否能够保持安全稳定运行[1]，同步发电机的合理控制为此显得颇为重要。

虽然调节机械功率和励磁电压是发电机控制的最主要的两个方法，但是由于调节机械功率需要调整过程缓慢的调速器，因此在研究励磁系统的控制时可以将调速器认为不动作。

这样，励磁控制和机械功率控制便可以解耦分析。

发电机的励磁系统在维持发电机机端电压水平恒定和合理分配并联机组无功方面具有突出贡献，并且对于电力系统的稳定运行也有相当重要的作用[2]。

三相短路故障已成为公认的电网最为严重的事故之一，它一旦发生便有可能造成大面积停电，严重威胁电网的安全稳定运行。

因此，本文通过仿真研究发电机励磁系统对发电机三相短路过渡过程的影响具有重要意义。

2 仿真模型本文为了重点研究励磁系统对发电机暂态稳定的影响而简化了电力系统模型，在MATLAB/Simulink环境下构建如图1所示的单机—无穷大系统仿真模型。

此仿真模型由实际电网简化而来，简化后保留了发电机、励磁控制系统、变压器、双回线路、负荷和无穷大系统。

3 仿真分析案例：设置同步发电机在15秒时刻出线首端发生三相短路故障，研究励磁系统在发电机三相短路故障过渡过程中的调节作用。

总第262期2011年第8期计算机与数字工程Co mputer&Dig ital Eng ineeringV ol.39N o.862基于MATLAB的同步发电机PSS与励磁系统仿真*张伟1),2)余莉1)刘玉娟1),2)周浩南1)(南京信息工程大学信控学院1)南京210044)(河海大学能源与电气学院2)南京210098)摘要在分析同步发电机励磁控制系统模型的基础上,研究了以电力系统稳定器(Po wer System Stabilizer-P SS)为辅助控制的同步发电机励磁控制方式,并基于M A T L A B/SIM U LI NK构建了包含P SS的励磁控制系统的仿真模型。

根据仿真结果分析在电力系统出现不同故障(三线短路以及断线故障)情况下带有PSS的励磁控制系统的控制性能,并与不加载P SS的励磁系统进行了比较,得到了在同步机励磁系统中加载PSS的必要性,为励磁系统的设计提供了依据。

关键词M A T L A B;同步发电机;励磁控制系统;P SS中图分类号T P391Synchronous Generator Excitation Systemwith PSS Simulation Based on MA TLABZ h ang W ei1),2)Y u L i1)L iu Y ujuan1),2)Z hou Hao nan1)(Co llege of I nfo rmatio n and Co nt rol,N anjing U niver sity o f Info rmation Sciences&T echnolo gy1),Nanjing210044) (Co llege of Energ y and Electrical Eng ineering,H ohai U niv ersity2),Nanjing210098)Abstract T he paper study t he pow er system stabilizer(PSS)fo r the aux iliary co nt rol of the sy nchro no us g ener ator ex-citatio n co nt rol on the base of the analy sis of synchronous g ener ator ex citation contr ol system model.A nd the ex citatio n con-tro l sy stem simulation model including P SS is established based on M A T L A B/SIM U L IN K.By setting pow er sy stem fault such as the three phase shor t circuit and disconnection fault to analysis the ex citatio n contro l system p contr ol perfo rmance w ith P SS accor ding to the simulatio n results,and compar e the r esult w ith t he excitat ion sy st em w ithout PSS.At last obtained the necessity o f loading PSS in the sy nchro no us machine excitation system,and pr ov ided t he basis for t he desig n o f ex citatio n system.Key Words M A T L AB,sy nchro no us g ener at ors,excitat ion contro l system,PSSClass Numb er T P3911引言随着电力工业改革的不断完善,以大机组、超高压为特点的大规模电力系统迅速发展,形成大系统、大电网、超高压、重负荷、大区联网和交直流联合输电等特点,加上分布式能源的日新月异,改善电力系统运行的安全稳定性成为日趋重要和紧迫的课题[1~2],所以提高电力系统运行的稳定性一直是人们关注的热点。

毕业设计 (论文)课题：基于Matlab的直流电机弱磁调速系统仿真学院：机械与电气工程学院学生姓名：XXXXXXXXX 学号：XXXXXXXXXXXX 专业班级：XXXXXXXXXXXXXXX 指导老师： XXXXXXXXX 完成时间：XXXXXXXXX摘要直流电动机的调速性能好，启动转矩大，特别是调速性能为交流电机所不及。

因此，在对电动机的调速性能和启动性能要求比较高的生产机械上，大都使用直流电动机进行拖动。

而通过减小直流电动机励磁磁通的方法对直流电动机调速，不仅调速过程平滑，可控制性高，而且能量损耗小，成本低，被广泛应用于恒功率调速场合。

Matlab是一种科学计算软件，利用其Simulink仿真环境可以很方便的对各类系统进行仿真。

利用matlab进行电机仿真有很多优点。

第一、能够大大提高实验过程当中的安全性；第二、搭建仿真模型操作简单，修改各参数方便快捷，在今后电动机的改良及系统的设计中可以大大缩短设计开发周期，有利于选择最佳参数和设计最合理的系统方案；第三、仿真结果通过Simulink模块当中示波器显示其曲线变化，这样可以更为直观的观察到各参数对电动机性能的影响，对电动机的研究带来了极大的方便。

本文使用Simulink仿真环境中的各类模块，组成直流电动机弱磁调速控制系统。

通过改变励磁磁通量，可以得到电机在不同条件下的运行参数。

经过对仿真结果进行分析，对弱磁调速特点进行了验证。

关键词：直流电机；弱磁调速；Matlab仿真；SimulinkAbstractDC motor‘s speed performance and starting torque is higher than AC motor。

Therefore DC motor has been widely applied in the in many demanding occasions.The design is electric machinery simulation experiment based on MATLAB. Firstly, we sh ould learn to study the internal structure and principle of operation of the electric machiner y. Secondly, it is the learning of the MATLAB software. To build up a simulation model we need to use the Simulink module to build up different type and capacity motors’ starting, s peed regulation and braking module by Simulink module, then simulate the curves of the p arameters.The simulation of the motor plays an important role in studying the electric machinery. By buildi ng up the models to simulate the variety of the motors’starting,speed regulation and braking curves. Firstly, we can greatly improve the safety during the process of the experiment. Secondly, it is easy to build up a simulation model and convenient to modify the parameters, so we can greatly shorten the design cycle in the future motor improvement and system design and it is propitious to select optimum parameters and design the most reasonable system scheme. Thirdly, the simulation results is used by oscilloscope in Simulink modules to display theirs’ curves variety, in this way we can intuitionisticly observe the effects of parameters on the performance of the motors, it brings great convenience in motor research.KeyWords：DC motor; Matlab; Speed regulation with Field weakening；Simulink目录摘要 (2)Abstract (3)1 绪论 (5)1.1课题研究的目的和意义 (5)1.2论文的主要研究内容 (5)2 直流电动机 (6)2.1 直流电动机的基本工作原理 (6)2.2直流电机的励磁方式 (7)2.3直流电动机相关公式 (8)3 弱磁调速系统 (9)3.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.2固有机械特性 (10)3.1.3人为机械特性 (10)3.2他励直流电动机的调速 (13)3.2.1调速指标 (13)3.2.2 调速方法 (14)3.3 他励直流电动机弱磁调速系统概述 (16)4 Matlab概述 (17)4.1 Matlab简介 (17)4.2 Simulink的应用 (18)4.2.1 简介 (18)4.2.2 功能 (18)4.2.3 启动方法 (19)5 直流电机弱磁调速仿真 (19)5.1 设计思路及模块介绍 (19)5.1.1设计思路 (19)5.1.2模块介绍 (19)5.2 在simulink上建立仿真模型 (21)5.3仿真结果及分析 (25)5.3.1 仿真结果 (25)5.3.2 结果分析 (27)5.4 弱磁控制的直流调速系统 (27)6 总结 (29)致谢 (30)参考文献 (30)附录（中英文翻译） (31)外文资料 (31)中文翻译 (36)1 绪论1.1课题研究的目的和意义在国民经济生产中，电机工业是机械工业的一个重要组成部分，电机是机电一体化中机和电的结合部位，是机电一体化的重要基础，电机可称为电气化的心脏。

毕业设计 (论文)课题：基于Matlab的直流电机弱磁调速系统仿真学院：机械与电气工程学院学生姓名：XXXXXXXXX 学号：XXXXXXXXXXXX 专业班级：XXXXXXXXXXXXXXX 指导老师： XXXXXXXXX 完成时间：XXXXXXXXX摘要直流电动机的调速性能好，启动转矩大，特别是调速性能为交流电机所不及。

因此，在对电动机的调速性能和启动性能要求比较高的生产机械上，大都使用直流电动机进行拖动。

而通过减小直流电动机励磁磁通的方法对直流电动机调速，不仅调速过程平滑，可控制性高，而且能量损耗小，成本低，被广泛应用于恒功率调速场合。

Matlab是一种科学计算软件，利用其Simulink仿真环境可以很方便的对各类系统进行仿真。

利用matlab进行电机仿真有很多优点。

第一、能够大大提高实验过程当中的安全性；第二、搭建仿真模型操作简单，修改各参数方便快捷，在今后电动机的改良及系统的设计中可以大大缩短设计开发周期，有利于选择最佳参数和设计最合理的系统方案；第三、仿真结果通过Simulink模块当中示波器显示其曲线变化，这样可以更为直观的观察到各参数对电动机性能的影响，对电动机的研究带来了极大的方便。

本文使用Simulink仿真环境中的各类模块，组成直流电动机弱磁调速控制系统。

通过改变励磁磁通量，可以得到电机在不同条件下的运行参数。

经过对仿真结果进行分析，对弱磁调速特点进行了验证。

关键词：直流电机；弱磁调速；Matlab仿真；SimulinkAbstractDC motor‘s speed performance and starting torque is higher than AC motor。

Therefore DC motor has been widely applied in the in many demanding occasions.The design is electric machinery simulation experiment based on MATLAB. Firstly, we sh ould learn to study the internal structure and principle of operation of the electric machiner y. Secondly, it is the learning of the MATLAB software. To build up a simulation model we need to use the Simulink module to build up different type and capacity motors’ starting, s peed regulation and braking module by Simulink module, then simulate the curves of the p arameters.The simulation of the motor plays an important role in studying the electric machinery. By buildi ng up the models to simulate the variety of the motors’starting,speed regulation and braking curves. Firstly, we can greatly improve the safety during the process of the experiment. Secondly, it is easy to build up a simulation model and convenient to modify the parameters, so we can greatly shorten the design cycle in the future motor improvement and system design and it is propitious to select optimum parameters and design the most reasonable system scheme. Thirdly, the simulation results is used by oscilloscope in Simulink modules to display theirs’ curves variety, in this way we can intuitionisticly observe the effects of parameters on the performance of the motors, it brings great convenience in motor research.KeyWords：DC motor; Matlab; Speed regulation with Field weakening；Simulink目录摘要 (2)Abstract (3)1 绪论 (5)1.1课题研究的目的和意义 (5)1.2论文的主要研究内容 (5)2 直流电动机 (6)2.1 直流电动机的基本工作原理 (6)2.2直流电机的励磁方式 (7)2.3直流电动机相关公式 (8)3 弱磁调速系统 (9)3.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.1他励直流电动机的机械特性 (9)3.1.2固有机械特性 (10)3.1.3人为机械特性 (10)3.2他励直流电动机的调速 (13)3.2.1调速指标 (13)3.2.2 调速方法 (14)3.3 他励直流电动机弱磁调速系统概述 (16)4 Matlab概述 (17)4.1 Matlab简介 (17)4.2 Simulink的应用 (18)4.2.1 简介 (18)4.2.2 功能 (18)4.2.3 启动方法 (19)5 直流电机弱磁调速仿真 (19)5.1 设计思路及模块介绍 (19)5.1.1设计思路 (19)5.1.2模块介绍 (19)5.2 在simulink上建立仿真模型 (21)5.3仿真结果及分析 (25)5.3.1 仿真结果 (25)5.3.2 结果分析 (27)5.4 弱磁控制的直流调速系统 (27)6 总结 (29)致谢 (30)参考文献 (30)附录（中英文翻译） (31)外文资料 (31)中文翻译 (36)1 绪论1.1课题研究的目的和意义在国民经济生产中，电机工业是机械工业的一个重要组成部分，电机是机电一体化中机和电的结合部位，是机电一体化的重要基础，电机可称为电气化的心脏。