电机定子和转子的建模与仿真

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1、建模与仿真作业题目（一）姓名：张娇专业：电研-11学号：2011301350117-6-建模与仿真演讲作业1如下图所示直流电机电路图，电机转动惯量为J,电机扭矩方程为转子电流方程为：定子电流方程：直流电机电路示意图回答：1.将如上方程写为的状态空间模型形式。2.求解在Ua=2V，Ue=2V的输入条件下，系统稳定的转速和ia,ie大小？3.在2稳定条件下，若Ua和Ue从第5秒均变为5V，试求10s内的转子转速的动态数值解，并给出转子电流和定子电流数值解。解：1.为计算和书写方便，现假定F=1,J=1,K1=K2=1,La=Le=1,Ra=R

2、e=1•选取状态变量为：转速w、转子电流ia、定子电流ie•输入量：转子电压Ua、定子电压Ue-6-则系统的状态方程：2.设Ua=Ue=2,系统在similink下的仿真如下：则仿真结果为：uia如scope所示：由此图可知转子电流ia在5s后达到稳定值0.4。-6-uie如scope1所示：由此图可知定子电流ie在5s后达到稳定值2。uw如scope2所示：由此图可知转速w在5s后达到稳定值0.8。3.假设：Ua、Ue的值从第5秒突然从2跳变到5，系统在similink下仿真，仿真图如题2所示，修改参数Ua、Ue值如下：-6-则状态量相

3、应的仿真曲线如下：uia如scope所示：由图可知转子电流ia出现震荡跳变，最后趋向于0.2。uie如scope1所示：-6-由图可知定子电流ie随着跳变而变化最后趋向于5。uw如scope2所示：由图可知转速w出现震荡跳变，并最终趋向于1。求解系统变量的数值解的M文件如下所示：functionxdot=lisan_shuzhi_jie(t,x)ift<=5xdot=[-x(1)+x(2)*x(3);-x(1)*x(3)-x(2)+2;-x(3)+2;]endift>5-6-xdot=[-x(1)+x(2)*x(3);-x(1)*x(3)

4、-x(2)+5;-x(3)+5;]end注：x(1)代表转子转速w；x(2)代表转子电流ia；x(3)代表定子电流ie；系统参数初值Ua=2V,Ue=2V,在第5秒时Ua变为5V,Ue变为5V在MATLAB的运行窗口中输入>>ode23(@lisan_shuzhi_jie,[0,10],[0;0;0.4]),gridon回车后得到10s内系统状态的离散曲线如下图所示：对应的数值解如下所示：-6-xdot=02.00001.6000xdot=0.00002.00001.6000xdot=0.00001.99991.6000xdot=0.00

5、001.99991.5999xdot=0.00011.99971.5998xdot=0.00021.99961.5997xdot=0.00021.99951.5996xdot=0.00061.99851.5988xdot=0.00081.99801.5984xdot=0.00101.99751.5980xdot=0.00301.99251.5940xdot=0.00401.99001.5920xdot=0.00511.98761.5900xdot=0.01251.97031.5763xdot=0.01621.96191.5696-12-x

6、dot=0.02011.95331.5627xdot=0.02841.93601.5489xdot=0.03241.92751.5422xdot=0.03681.91891.5354xdot=0.04591.90131.5215xdot=0.05041.89271.5147xdot=0.05521.88401.5078xdot=0.06691.86311.4914xdot=0.07261.85291.4834xdot=0.07871.84261.4753xdot=0.09501.81601.4546xdot=0.10281.80311.4

7、446xdot=0.11131.78991.4344xdot=0.13401.75591.4083xdot=0.14461.73951.3959xdot=0.15661.72261.3831xdot=0.18871.67851.3499xdot=0.20311.65711.3345xdot=0.22001.63521.3183xdot=0.26691.57551.2750xdot=0.28661.54671.2555xdot=0.31111.51691.2346xdot=0.38501.42751.1740xdot=0.41171.384

8、41.1481xdot=0.44991.33941.1191xdot=0.66471.08580.9686xdot=0.66780.96160.9237xdot=0.77550.83710.8