仿真报告

实 验 报 告

课程名称： 电气仿真技术

班级： 姓名： 学号： 教师：

实验一 MATLAB基本操作与编程

一、实验目的

熟悉MATLAB桌面平台和基本操作，学习SIMULINK编程方法和参数设置方法。

二、实验具体内容

1、练习MATLAB的桌面平台的操作

具体包括文件的打开、保存等，打开MATLAB桌面平台的每个窗口，了解MATLAB主窗口、命令窗口、工作空间窗口、历史记录窗口等各窗口的功能和特点。

2、练习MATLAB的基本操作和MATLAB基本编程应用，以下为需要熟练掌握内容

（1）算术运算：加 (+)、减 (-)、乘 (*)、除 (/)、幂次方 (^)，

Exp1:求(12+2*(7-4))/32的算术运算结果。

（2）常用数学函数：abs,sin,cos,tan,sqrt,exp,imag,real,sign,log,log10,conj,inv

等，练习以上常用函数的使用。

Exp2: 求x的绝对值。

（4）MATLAB阵列与矩阵：表达方法与运算，如求转置、求逆、四则运算等。 Exp3： （5）多项式的表示方法及运算：多项式的表示、四则运算、求根等

Exp4: 求已知多项式的根。 X^4+12X^3＋＋25X＋116=0

（6）基本的图形绘图命令:

例2 Plot，plot3应用练习。在同一坐标系内作函数yx2,yx

3、学习MATLAB的编程应用 （1）M函数：

Exp5:编写实现加减法运算的M函数，并进行调用。 function[out1,out2]=fun(int1,int2) out1=int1+int2; out2=int1-int2;

调用如下：

（2）程序流程控制语句：

function out=addmin(int1,int2) if(int1>=int2) out=int1+int2; else

out=int2-int1; end

调用运行结果如下

4、学习SIMULINK编程和参数设置方法。

（1）在SIMULINK环境下，对一个闭环控制系统进行仿真（以上图为例或自行设计

控制系统均可），采用不少于两种输出方式观察记录仿真曲线。改变系统参数和仿真参数设置，观察记录不同情况下的仿真波形。

（2） 下图RC电路中，R=1KΩ,C=1000微法。

t0

a以电容电压为输出量(y)，电源电压为输入量(u)，列出微分方程。

dUCUCRUCdt

b研究该电路的单位阶跃相应，利用仿真曲线确定系统的响应时间。

对上面的微分方程，进行拉式反变换，求出其传递函数

UC(S)11

U(S)CRS1S1单位阶跃1（t），输入U(S)

进行拉式反变换如下图所示

c如果电源电压为交流10sin2t,求此时电阻和电容上的电压有效值（从仿真曲线读出）。写出电源电压和电阻和电容电压有效值得关系。

1S,输出的单位阶跃响应

UC(S)U(S)*112S1SSuc(t)1et,时间t趋于无穷时，单位阶跃响应趋近于1，

建立仿真模型如下图所示：

电源电压，电阻电压，电容电压波形图如下：

由上图中的电阻电压有效值为7.07V,电容有效值为5V，电源电压分别是电阻电压的2倍，电容电压的2倍。

实验二 控制系统的Simulink仿真（设计型实验任务书）

一、 实验目的

掌握利用SIMULINK对控制系统进行仿真的方法,加深对控制系统控制特点和性能的理解，提高利用仿真方法分析和设计的能力，锻炼综合运用所学知识进行分析和设计的能力。

二、实验内容

如图所示一V-M系统,其中电动机数据为: Pnom=2.3KW, Unom=220V, I=12.5A, nnom=1000r/min, 电枢电阻R=1.0. 电枢回路总电阻Ra=2.5Ω。

设给定电压10伏，转速反馈系数0.01V.min/r，Ks=40,三相桥式整流电路,时间常数Ts=0.00167s, Tl=0.03s, Tm=0.084s。

要求：对该系统的性能进行仿真研究分析。 应包括以下方面的内容： 1. 建立系统仿真模型

2.分析不同Kp时系统的动态跟随性能（超调量，调节时间等）。通过仿真曲线进行分析。 3.研究系统的稳定裕度与Kp的关系。

三、实验步骤

CeUNIRa22012.5*10.2075

Nn1000unom100.01 Nn1000该系统的传递函数模型如下（Kp=1）：

输出响应的波形图如下：

Kp=1时，由上图可得峰值时间tp=1.1s，调节时间ts=1.3s，超调量σ=（78-60）/60=0.3。

Kp=3时输出响应如下图所示：

Kp=3时，由上图可得峰值时间tp=1.1s，调节时间ts=1.3s，超调量σ=（120-85）/85=0.41。可见Kp的增大对调节时间，峰值时间无影响，超调量会随着Kp的增大而增大。

实验三 直流调速系统的MATLAB仿真（设计型实验任务书）

一、 实验目的

掌握利用SIMULINK和POWLIB对运动控制系统进行仿真的方法,加深对直流调速系统控制特点和性能的理解，提高利用仿真方法分析和设计的能力，锻炼综合运用所学知识进行分析和设计的能力。

二、实验内容

1、熟悉SIMULINK和POWLIB仿真平台，掌握运用SIMULINK和POWLIB仿真平台进行基于电路模型的调速系统仿真分析。

2、运用所学电机控制系统、自动控制原理、电力电子技术学等知识，设计直流电动机调速控制电路，研究各种情况下（如：开环、单闭环、双闭环、采用不同的调节器、改变系统给定或反馈参数等）直流电动机调速系统的性能特点。

3、对于不同情况下的仿真结果进行必要的理论分析。

三、转速单闭环直流调速系统仿真

利用Simulink建立的有静差的转速单闭环直流调速系统仿真模型如下图所示：

系统模型

该系统的转速、电枢电流、励磁电流及电磁转矩的波形如下所示：

转速波形

电枢电流波形

励磁电流波形

电磁转矩波形