直流电机原理

直流电机电枢回路的电路方程是：

(1.1)

其中，是加到电机两端的电压;

是电机反电势;

是电枢电流;

是电枢回路总电阻;

是电枢回路总电感;

称为电枢回路电磁时间常数。

并且反电动势与电机角速度成正比：

(1.2)

其中，称为反电势系数;

为电机轴的转角。

对于电机而言,其转动轴上的力矩方程为：

(1.3)

其中，是电机的力矩系数;

是负载力矩;

是电机电枢的转动惯量。

对式(1.1)、(1.2)、(1.3)进行拉氏变换得到：

(1.4)

由此方程组可以得到相应的电动机数学模型的结构框图：

图1.1直流电动机数学模型结构框图

simulink 仿真软件的简介

(1)simulink 的特点

a、simulink仿真软件最大的特点是非常直观，直接面向方框图，它可完成控制系统模型输入与仿真分析，在simulink界面下，可以直接用鼠标画出所需要的控制系统模型，然后利用simulink提供的功能来对系统进行仿真或线性化分析。这样无论多么复杂的系统，相当容易且直观地就可完成模型的输入和仿真计算,适用于科学研究与工程设计。仿真过程中和结束后都有示波器供查看、分析,所有数据都在内存，可存贮在磁盘中。

b、simulink仿真软件工具带有相应的系统模型库，当进行模型输入时可方便地调用这些模块，并进行参数的修改，且不需要考虑系统模块内部，只要考虑系统中各类块的输入输出。

例如：动态画圆

X=cost， y=sint ;(用正弦波发生器Sine Wave)

双击图标出现相应的模块参数框，可在其中设置参数。

Sine Wave中Phase(相位)为pi/2，实际为cos t;Sine

Wavel中Phase为0

C、simulink仿真软件的核心是S函数。用户建立起simulink系统模型就会建立一个相应的S函数，这样建立的S函数除了用来对原始模型进行描述以外，还可以绘制出系统的框图结构，所以程序会显得很繁琐。用户一般不想再绘制系统的结构图，而只想对系统进行仿真分析，则可用如下S函数，其引导语句格式为： function[sys,x0]=model(t,x,u,flag)

model()为模型函数的函数名，t,x,u为对应于状态方程模型的时间、状态向量和输入向量，flag为选项位，用于标识该函数的返回结果。

在本文介绍的电机控制系统仿真研究中，电机本体的模型(即一组非线性状态方程)就是用S函数描述的，十分简单。

(3)simulink的工作原理

a、模型编译(simulink 引擎调用模型编译器，将模型编译成可执行的 形式)

b、连接(分配和初始化存储空间，按执行次序排列的方法创建运行列表， 以便定位和存储每个模块的状态和当前值输出)

C、仿真执行(一般仿真模型都采用数值积分来仿真的，相邻两个时间点的长度为步长，步长的大小取决于求解器的类型)

本论文将通过simulink的模拟,验证直流电机的电压和回路电阻变化对电机速度的影响

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