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第5节用Simulink进行物理仿真

第5节 用Simulink进行物理仿真 弹簧阻尼系统 弹簧阻尼系统 机械旋转系统 机械旋转系统 电阻、电感、电容串联网络 电阻、电感、电容串联网络 直流电机的仿真 直流电机的示意图 直流电机的仿真 直流电机的仿真 直流电机的仿真 直流电机的仿真 直流电机的仿真 直流电机的仿真 电气模型的输出是电流 i，输入是角速度Omega 机械模型的输入是电流i，输出是角速度Omega 将两个模型连接起来，就可以构成一个闭环系统 直流电机的仿真 对于一个理想的直流电机，如果我们使用国际单位制(SI)，它的电动机的电势常数Ce和电动机力矩常数Cm是相等的 C=Ce=Cm 因为使用的是国际单位制，所以速度的输出Omega的单位是弧度/秒，然而在工业界，我们一般用RPM(转/分)来描述电机的转速，这两种单位之间的换算关系是 RPM=Omega/(2*pi)*60 直流电机的仿真 重新整理电机的Simulink模型，我们获得最终模型如下 直流电机的仿真 在直流电机的模型中，有如下的参数 电机线圈绕组电阻R 电机线圈绕组电感L 电机常数C 转子惯性矩J 负载M 摩擦系数b 直流电机的参数可以从电机的手册中得到 直流电机的仿真 对于这个示例电机，我们设定它的参数如下 R=1.4 L=0.14 C=0.025 J=0.003 Mc=0.05882 b=3.4466E-6 运行仿真，可得到右图的结果 直流电机的仿真 电机模型的局限性 电机的模型过于简单，只考虑了线性的情况，没有考虑到实际电机的非线性 因为线圈在磁场中的角度问题，电机常数C并不是一成不变的，它随着转动角度的变化而变化 只有理想电机的Ce和Cm才是相等的，在实际电机中，由于一些损耗，Cm要略小于Ce 磁场的结构比较复杂，应当用非线性模型建模才更加准确 …… * f — 粘滞摩擦系数 k— 弹簧系数 v— 物体相对的移动速度 系统的微分方程为 f — 粘滞摩擦系数 k— 弹性扭转变形系数 系统的微分方程为 电容的初始电压为0 系统的微分方程为 设激磁电流恒定并忽略电枢反应。 ω为转速，U为电枢电压，M为负载 从电气的角度分析直流电机系统 电枢回路的电势平衡方程为： 电动机的反电势方程为 Ce为电动机的电势常数，单位为v·s／rad。 电枢回路的微分方程为 根据微分方程建立电气部分的Simulink的模型 从机械角度来建模 电动机的电磁转矩方程为 Cm为电动机的转矩常数，单位为Nm／A 电动机轴上的动力学方程为 J为转动部分折算到电动机轴上的总转动惯量， 其单位为N·m·s2，b为动摩擦系数 从机械角度来看，直流电机的模型为 使用Simulink，可以建立以下的模型 模型的最终输出是RPM *