运动控制系统仿真设计书.doc

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1、运动控制系统仿真设计书2.1设计工具介绍Simulink是Matlab开发环境中的主要的组件，在控制系统、控制理论的相关实验仿真中，它提供了一个可视化的、动态的系统建模、仿真以及综合分析的软件。在simulink下只需要进行简单的一些鼠标操作，通过模型的拖拽和连接即可搭建出复杂的系统模型，这种建模方式具有结构简单以及流程清晰、模型可视、适用围广、仿真精细、效率高和实验灵活多变等明显的优点。设计中主要用到Matlab（8.3）R2014a版，在例设计过程中，仿真模型的搭建过程中，需要实验者掌握Simulink中的

2、工具箱使用，能够熟练的运用其中的相关模块，并且能够熟练应用Simulink中各种库函数。实验例设计的虚拟平台的搭建，可以利用guide图形界面设计来完成这部分工作。Simulink中仿真实验模型的搭建，其中各种模型模块及库函数的使用是基本点，系统实验参数的设计是细节也是重点。实验例与实验平台的连接也是通过guide完成的，这个过程中相应的控件的句柄语句以及回调函数是要点。在仿真系统的运行调试过程中，要根据输出量的scope波形图像对仿真系统的参数进行优化。然后对实验例设计反复优化、调试。在本次运动控制系统反震实

3、验例设计的仿真中主要用到了Matlab中的Simulink的以下特点：直观的、图形模块化的仿真模型搭建方式，利用Simulink模块化的建模方式可以迅速建立可视化的运动控制系统仿真实验模型。快速、准确的Simulink设计模拟，为用户提供了一个图形化的调试工具辅助用户进行运动控制系统的开发搭建。从上面所分析出的结论可以看出，在老师的教学以及学生的学习过程中，使用Simulink中模型仿真技术与GUIDE界面设计相互配合，进行搭建图形化、模块化、数字化以及可视化的运动控制仿真系统的虚拟实验，以方便老师的教学、学生

4、的学习。而且在实验者进行实验例的研究学习时，可以通过计算机网络进入所搭建的虚拟平台进行仿真实验，可以很方便的进入虚拟仿真模型实验环境，可以在调整参数的同时观看仿真实验的输出结果，仿真例模型的选择是从基本理论知识到有一定程度复杂的典型仿真模型实例，由浅入深的进行相关实验的模型搭建及仿真，大大的方便了实验者们之间进行动态的、可视化的、数据化的交互式系统仿真。而且通过这种方式的仿真实验受时间、地点等客观因素的限制比较小，实验者通过仿真能够对仿真系统中的各模块的性能、连接电路的搭建情况等有所收获，还能够非常直观的通过s

5、cope查看输出波形图或通过工作空间看到仿真结果，在所搭建的模型中可以直接对系统中各参数进行修改和设置，这样便于实验者理解参数在模型仿真中对实验结果的作用，在实际的实验之前就能够对仿真实验的电路连接以及模型搭建有一定程度的了解，能够让实验者熟悉实验例，避免因为对实验不够熟悉等一些因素而导致实验仪器被破坏的情况发生，同时避免错误电路连接和不精确的参数设置而导致的实验危害。通过这种虚拟仿真实验环境进行的实验，能够有效的提高实验者对仿真建模的兴趣、积极性和自主学习能力、思维能力。通过simulink的仿真是理想化的，

6、与实际仿真实验还相比有一定不同，实验者不仅嫩能够通过Matlab仿真加深对仿真实验的理解，还需要多进行一些实际的仿真实验来加强自己实际的动手操作能力和解决问题的能力。2.2设计方案步骤这次运动控制系统实验例设计主要的目的和要达到的要：对运动控制系统中的交流、直流电机调速系统进行设计，包括对矢量控制的交流调速系统和直流调速系统的三个实验例进行相关设计，并进行模型搭建和数据分析，包括开环控制的直流电机调速系统、转速负反馈控制的单闭环直流电机调速系统、转速电流控制的双闭环直流电机调速系统。在对实验仿真系统分别进行仿真

7、建模和结果分析后，对比其结论进行实验总结。在整个运动控制系统仿真实验设计的容及结果的模型搭建及实验仿真中，对仿真的结果进行数据分析对比，总结出各个环节对仿真系统所产生的作用和影响。此次设计主要是对直流电机进行仿真建模的，然后对其进行控制调试，根据直流电机相关知识，在运动控制系统、电机拖动这两门课程中都有介绍，从直流电机的名牌参数、工作原理、特性方程等可以推理出三种比较常见的调速方式：（1）通过改变直流电机的电枢电压进行无级调速，通过升压降压进行调速，在实际中一般都是降压调速，恒转矩调速是从直流电机标示的额定电压

8、开始降压调速，从而实现对转速控制，这是一种非常好的调速方法，尤其是在对于某些特定场合中，要求电机在某一特定围实现无级平滑调速的直流调速系统。（2）通过改变直流电机的电枢回路电阻进行有级调速，这种有级调速方法所对应的直流调速系的统结构比较简单，缺点就是电机的工作效率比较低，只适合用在于一些功率比较小的直流电机、开环控制的有级调速系统中，多是应用在工厂生产的小型的电动玩具中。（1）通过改变