毕业设计（论文）-S7-200直流电动机能耗制动及MATLAB仿真

1、目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _Toc288658952 摘 要 PAGEREF _Toc288658952 h I HYPERLINK l _Toc288658953 ABSTRACT PAGEREF _Toc288658953 h II HYPERLINK l _Toc288658954 1引言 PAGEREF _Toc288658954 h 1 HYPERLINK l _Toc288658955 引言 PAGEREF _Toc288658955 h 1 HYPERLINK l _Toc288658956 2直流电动机概述 PAGEREF _Toc28865

2、8956 h 1 HYPERLINK l _Toc288658957 简介 PAGEREF _Toc288658957 h 1 HYPERLINK l _Toc288658958 结构及特点 PAGEREF _Toc288658958 h 3 HYPERLINK l _Toc288658959 能耗制动概述 PAGEREF _Toc288658959 h 6 HYPERLINK l _Toc288658960 电动绞盘概述 PAGEREF _Toc288658960 h 7 HYPERLINK l _Toc288658961 系统仿真技术概述 PAGEREF _Toc288658961 h 9

3、 HYPERLINK l _Toc288658962 仿真软件的开展状况与应用 PAGEREF _Toc288658962 h 9 HYPERLINK l _Toc288658963 2.7 MATLAB概述 PAGEREF _Toc288658963 h 10 HYPERLINK l _Toc288658964 2.8 Simulink概述 PAGEREF _Toc288658964 h 11 HYPERLINK l _Toc288658965 3电动绞盘的电机技术与接线 PAGEREF _Toc288658965 h 12 HYPERLINK l _Toc288658966 电动绞盘中电机

4、的选择 PAGEREF _Toc288658966 h 12 HYPERLINK l _Toc288658967 电动绞盘中电机的接线 PAGEREF _Toc288658967 h 14 HYPERLINK l _Toc288658968 4仿真系统总体设计 PAGEREF _Toc288658968 h 16 HYPERLINK l _Toc288658969 系统对象 PAGEREF _Toc288658969 h 16 HYPERLINK l _Toc288658970 系统仿真运行 PAGEREF _Toc288658970 h 17 HYPERLINK l _Toc28865897

5、1 参考文献 PAGEREF _Toc288658971 h 20 HYPERLINK l _Toc288658972 致谢 PAGEREF _Toc288658972 h 21 摘 要本课题利用直流电动机制动方式中的能耗制动原理，借助其制动平稳，准确，能量消耗小等特点，比较完善的应用于电动绞盘。本文针对电流电动机能耗制动的特点，在忽略了一局部对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素，对电动机制动前后的内部电压、电流、及转速进行比照研究分析，再使用MATLAB中用于仿真模拟系统的SIMULINK对系统的各个局部进行封装及连接，并为其设计了专用的模块，同时对其中的一系列参数进行了配置。系统启动

6、仿真后，各项参数都平稳地到达零。通过系统模拟实验说明：该系统设计合理，自动化程度高，实验过程时间短，工作稳定可靠，根本满足了设计的相关要求。关键词：直流电机；能耗制动；电动绞盘；MATLAB；SIMULINK ABSTRACTThis topic using dc machines of braking braking energy principle, with its smooth braking, accurate, little energy consumption characteristics, comparatively perfect used in electric winc

7、h. Aiming at the characteristics of current motor braking energy,Part of the error in ignore less influence and make algorithm complexity greatly increase the factors of the motor braking before and after the internal voltage, current, and rotational comparative study analysis, then use MATLAB used

8、in the simulation system of SIMULINK for parts of the system encapsulate and connection and for its design the dedicated module, and in which a series of parameters for the configuration. System startup simulation, the parameters are poised to achieve zero. Through the system simulation experiment s

9、hows that the system design is reasonable, a high degree of automation, experimental process time is short, stable and reliable, basic to satisfy the design requirements.KeyWords: Dc motor, Braking energy, Electric winch, MATLAB, SIMULINK1引言 引言电动机作为最主要的机电能量转换装置，其应用范围已普及国民经济的各个领域和人们的日常生活。无论是在工农业生产，交通

10、运输，国防，航空航天，医疗卫生，商务和办公设备中，还是在日常生活的家用电器和消费电子产品如电冰箱，空调，DVD等中，都大量使用着各种各样的电动机。据资料显示，在所有动力资源中，百分之九十以上来自电动机。同样，我国生产的电能中有百分之六十是用于电动机的。电动机与人的生活息息相关，密不可分。电气时代，电动机的调速控制一般采用模拟法，对电动机的简单控制应用比较多。简单控制是指对电动机进行启动，制动，正反转控制和顺序控制。这类控制可通过继电器，可编程控制器和开关元件来实现。还有一类控制叫复杂控制，是指对电动机的转速，转角，转矩，电压，电流，功率等物理量进行控制。2直流电动机概述简介直流电动机就是将直流

11、电能转换成机械能的电机。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/133257.htm t _blank 直流电机的励磁方式是指对 /view/1604982.htm t _blank 励磁绕组如何供电、产生励磁磁通势而建立主磁场的问题。 根据励磁方式的不同，直流电机可分为以下几种类型。2.1.1他励直流电机 励磁绕组与 HYPERLINK :/baike.baidu /view/962375.htm t _blank 电枢绕组无联接关系，而由其他直流电源对励磁绕组供 电的直流电机称为他励直流电机。view/1617359.htm t _blank 永磁直流电机也可看作他励

12、直流电机。并励直流电机 并励直流电机的励磁 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1082654.htm t _blank 绕组与电枢绕组相并联。作为并励发电机来说，是电机本身发出来的端 HYPERLINK :/baike.baidu /view/10954.htm t _blank 电压为励磁绕组供电；作为并励电动机来说，励磁绕组与电枢共用同一电源，从性能上讲与他励直流电动机相同。 串励直流电机 串励直流电机的励磁绕组与电枢绕组串联后，再接于直流电源。这种直流电机的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/687228.htm t _blank 励磁

13、电流就是电枢电流。 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3826899.htm t _blank 复励直流电机 复励直流电机有并励和串励两个励磁绕组。假设串励绕组产生的磁通势与 HYPERLINK :/baike.baidu /view/3826901.htm t _blank 并励绕组产生的磁通势方向相同称为积复励。假设两个磁通势方向相反，那么称为差复励。 不同励磁方式的直流电机有着不同的特性。一般情况直流电动机的主要励磁方式是并励式、串励式和复励式， HYPERLINK :/baike.baidu /view/106753.htm t _blank 直流发电机的主要

14、励磁方式是他励式、并励式和和复励式。 直流电动机四种励磁方式接线：他励和自励串励、并励和复励2.2结构及特点直流电机分为两局部： HYPERLINK :/baike.baidu /view/509193.htm t _blank 定子与转子。记住定子与转子都是由那几局部构成的，注意：不要把换向极与换向器弄混淆了，记住他们两个的作用。 定子包括：主 HYPERLINK :/baike.baidu /view/129754.htm t _blank 磁极，机座，换向极， HYPERLINK :/baike.baidu /view/1058552.htm t _blank 电刷装置等。 转子包括：电

15、枢铁芯，电枢绕组， HYPERLINK :/baike.baidu /view/1929.htm t _blank 换向器，轴和风扇等。特点有：(一)调速性能好。所谓“调速性能，是指 HYPERLINK :/baike.baidu /view/157572.htm t _blank 电动机在一定负载的条件下，根据需要，人为地改变电动机的转速。直流电动机可以在重负载条件下，实现均匀、平滑的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/2352498.htm t _blank 无级调速，而且调速范围较宽。 (二)起动力矩大。可以均匀而经济地实现转速调节。因此，但凡在重负载下起动或要

16、求均匀调节转速的机械，例如大型可逆轧钢机、卷扬机、电力机车、 HYPERLINK :/baike.baidu /view/133617.htm t _blank 电车等，都用直流电动机拖动。 直流电机的结构2.机械特性电动机的转速 n 随转矩T而变化的特性【n=f(T)】称为机械特性。它是选用电动机的一个重要依据。各类电动机都因有自己的机械特性而适用于不同的场合。几种直流电动机的机械特性见图2。 调速 从直流电动机的电枢回路看,电源电压U与电动机的反电动势E和电枢电流Z在电枢回路电阻R上的电压降必须平衡。即 U=Ed+IdRd 反电动势又与电动机的转速n和磁通有关，电枢电流又与机械转矩M和磁通

17、有关。即 z4系列直流电动机 Ed=Cn M=CId式中C 为常数。由此可得 式中n0为空载转速,k 为R/C2。以上是未考虑铁心饱和等因素时的理想关系，但对实际直流电动机的分析也有指导意义。 由上可见直流电动机有3种调速方法:调节励磁电流、调节电枢端电压和调节串入电枢回路的电阻。调节电枢回路串联电阻的方法比较简便，但能耗较大； 且在轻负载时，由于负载电流小，串联电阻上电压降小，故转速调节很不灵敏。调节电枢端电压并适当调节励磁电流，可以使直流电动机在宽范围内平滑地调速。端电压加大使转速升高，励磁电流加大使转速降低，二者配合得当，可使电机在不同转速下运行。调速中应注意高速运行时，换向条件恶化，低

18、速运行时冷却条件变坏，从而限制了电动机的 HYPERLINK :/baike.baidu /view/44147.htm t _blank 功率。串励直流电动机由于它的机械特性(图2)接近恒功率特性,低速时转矩大，故广泛用于电动车辆牵引，在电车中常用两台或两台以上既有串励又有并励的复励直流电动机共同驱动。利用串、并联改接的方法使电机端电压成倍地变化串联时电动机端电压只有并联时的一半，从而可经济地获得更大范围的调速和减少起动时的电能消耗。直流电动机控制的开展历史常用的控制直流电动机有以下几种:第一，最初的直流调速系统是采用恒定的直流电压向直流电动机电枢供电，通过改变电枢回路中的电阻来实现调速。这

19、种方法简单易行设备制造方便，价格低廉。但缺点是效率低、机械特性软、不能在较宽范围内平滑调速，所以目前极少采用。第二，三十年代末，出现了发电机-电动机(也称为旋转变流组)，配合采用磁放大器、电机扩大机、闸流管等控制器件，可获得优良的调速性能，如有较宽的调速范围(十比一至数十比一)、较小的转速变化率和调速平滑等，特别是当电动机减速时，可以通过发电机非常容易地将电动机轴上的飞轮惯量反应给电网，这样，一方面可得到平滑的制动特性，另一方面又可减少能量的损耗，提高效率。但发电机、电动机调速系统的主要缺点是需要增加两台与调速电动机相当的旋转电机和一些辅助励磁设备，因而体积大，维修困难等。第三，自出现汞弧变流

20、器后，利用汞弧变流器代替上述发电机、电动机系统，使调速性能指标又进一步提高。特别是它的系统快速响应性是发电机、电动机系统不能比较的。但是汞弧变流器仍存在一些缺点:维修还是不太方便，特别是水银蒸汽对维护人员会造成一定的危害等。第四，1957年世界上出现了第一只晶闸管，与其它变流元件相比，晶闸管具有许多独特的优越性，因而晶闸管直流调速系统立即显示出强大的生命力。由于它具有体积小、响应快、工作可靠、寿命长、维修简便等一系列优点，采用晶闸管供电，不仅使直流调速系统经济指标上和可靠性有所提高，而且在技术性能上也显示出很大的优越性。晶闸管变流装置的放大倍数在10000以上，比机组(放大倍数10)高1000

21、倍，比汞弧变流器(放大倍数1000)高10倍;在响应快速性上，机组是秒级，而晶闸管变流装置为毫秒级。14从20世纪80年代中后期起，以晶闸管整流装置取代了以往的直流发电机电动机组及水银整流装置，使直流电气传动完成一次大的跃进。同时，控制电路也实现了高度集成化、小型化、高可靠性及低本钱。以上技术的应用，使直流调速系统的性能指标大幅提高，应用范围不断扩大，直流调速技术不断开展。随着微型计算机、超大规模集成电路、新型电子电力开关器件和新型传感器的出现，以及自动控制理论、电力电子技术、计算机控制技术的深入开展，直流电动机控制也装置不断向前开展。微机的应用使直流电气传动控制系统趋向于数字化、智能化，极大

22、地推动了电气传动的开展。近年来，一些先进国家陆续推出并大量使用以微机为控制核心的直流电气传动装置，如西门子公司的SIMOREG K 6RA24、ABB公司的PAD/PSD等等。随着现代化步伐的加快，人们生活水平的不断提高，对自动化的需求也越来越高，直流电动机应用领域也不断扩大。例如，军事和宇航方面的雷达天线，火炮瞄准，惯性导航，卫星姿态，飞船光电池对太阳得跟踪等控制；工业方面的各种加工中心，专用加工设备，数控机床，工业机器人，塑料机械，印刷机械，绕线机，纺织机械，工业缝纫机，泵和压缩机等设备的控制；计算机外围设备和办公设备中的各种磁盘驱动器，各种光盘驱动器，绘图仪，扫描仪，打印机， 机，复印机

23、等设备的控制；音像设备和家用电器中的录音机，录像机，数码相机，洗衣机，冰箱，电扇等的控制。随着计算机，微电子技术的开展以及新型电力电子功率器件的不断涌现，电动机的控制策略也发生了深刻的变化。电动机控制技术的开展得力于微电子技术，电力电子技术，传感器技术，永磁材料技术，微机应用技术的最新开展成就。变频技术和脉宽调制技术已成为电动机控制的主流技术。正是这些技术的进步使电动控制技术在近二十年内发生了很大的变化。其中，电动机控制策略的模拟实现正逐渐退出历史舞台，而采用微处理器，通用计算机，FPGA/CPLD，DSP控制器等现代手段构成的数字控制系统得到了迅速开展。电动机的驱动局部所采用的功率器件经历了

24、几次的更新换代以后，速度更快，控制更容易的全控型功率器件MOSFET和IGBT逐渐成为主流。功率器件控制条件的变化和微电子技术的使用也使新型的电动机控制方法能够得到实现。其中，脉宽调制PWM方法，变频技术在直流调速和交流调速系统中得到了广泛应用。永磁材料技术的突破与微电子技术的结合又产生了一批新型的电动机，如永磁直流电动机，交流伺服电动机，超声波电动机等。由于有微处理器和传感器作为新一代运动控制系统的组成局部，所以又称这种运动控制系统为智能运动控制系统。所以应用先进控制算法，开发全数字化智能运动控制系统将成为新一代运动控制系统设计的开展方向。17在那些对电动机控制系统的性能要求较高的场合如数控

25、机床，工业缝纫机，磁盘驱动器，打印机， 机等设备中，要求电动机实现精确定位，适应剧烈负载变化，传统的控制算法已难以满足系统要求。为了适应时代的开展，现有的电动机控制系统也在朝着高精度，高性能，网络化，信息化，模糊化的方向不断前进。能耗制动概述概念所谓能耗制动，即在电动机脱离三相交流电源之后，定子绕组上加一个直流电压，即通入直流电流，利用转子感应电流与静止磁场的作用已到达制动的目的。又分为直流电机的能耗制动和交流电机的能耗制动。直流电机的能耗制动：电动机在电动状态运行时假设把外施电枢电压U突然降为零，而将电枢串接一个附加电阻R，即将电枢两端从电网断开，并迅速接到一个适当的电阻上。电动机处于发电机

26、运行状态，将转动局部的动能转换成电能消耗在电阻上。随着动能的消耗，转速下降，制动转矩也越来越小，因此这种制动方法在转速还比较高时制动作用比较大，随着转速的下降，制动作用也随着减小。交流电机的能耗制动：电机在正常运行中，为了迅速停车，不仅断开三相交流电源，还要在定子线圈中接入直流电源，在定子线圈中通入直流电流，形成磁场，转子由于惯性继续旋转切割磁场，而在转子中形成感应电动势和电流，产生的转矩方向与电机的旋转方向相反，产生制动作用，最终使电机停止。在电机的转子中穿入不同的电阻和在电机的定子中接入不同的直流电流，可以产生不同的制动转矩。特点：当电机的转速下降为零时，制动转矩也将为零，所以能耗制动能使

27、电机准确停车。原理根据左手定那么确定出转子电流和恒定磁场作用所产生的转矩方向与转子转速方向相反，故为制动转矩，此时电机把原来储存的动能或重物的位能吸收后变成电能消耗在转子电路中。能耗制动就是将运行中的电动机，从交流电源上切除并立即接通直流电源，在定子绕组接通直流电源时，直流电流会在定子内产生一个静止的直流磁场，转子因惯性在磁场内旋转，并在转子导体中产生感应电势有感应电流流过，并与恒定磁场相互作用消耗电动机转子惯性能量产生制动力矩，使电动机迅速减速，最后停止转动。直流电动机能耗制动电路图 电动绞盘概述当今工业开展迅速，汽车轮船等重工业产品日新月异，愈来愈多。绞盘Winch，包括手动绞盘、电动绞盘

28、、液压绞盘、气动绞盘和机械绞盘主要用于越野汽车、农用汽车、ATV运动车、游艇、以及其它特别车辆。是车辆、船只的自我保护及牵引装置，可在雪地、沼泽、沙漠、海滩、泥泞山路等恶劣环境中进行车辆自救，并可能在其它条件下，进行清障、拖拉物品、安装设施等作业，是军警、石油、水文、环保、林业、交通、公安、边防、消防及其它野外运动不可缺少的平安装置。电动绞盘需要用电，依靠车辆自身的电力系统驱动绞盘，优点：可以在车辆死火的情况下根本正常使用(这是它最大优点是其他绞盘无法比较的，尤其对于水多的地区有很大优势，安装简单可以实现多位置安装及迅速移位。电动绞盘的驱动装置是电机，电机是以磁场为媒介进行机械能和电能相互转换

29、的电磁装置。为在微型电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可以有两种方法。一种是在电机绕组内通电流产生，既需要有专门的绕组和相应的装置，又需要不断供应能量以维持电流流动，例如普通的直流电机和减速电机；另一种是由永磁体来产生磁场，既可简化电机结构，又可节约能量，这就是永磁直流电机。永磁直流电机由电动机主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。永磁直流电机的开展同永磁材料的开展密切相关，从天然磁石Fe3O4到稀土永磁，磁性能有了很大提高，各种永磁直流电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业生产和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增加。永磁直流电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，

30、但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。永磁发电机难以从外部调节其输出电压和功率因数，永磁直流电动机不能再用改变励磁的方法来调节其转速。这些使永磁直流电机的应用范围受到了限制。但是，随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的迅猛开展，大多数永磁直流电机在应用中，可以不必进行磁场控制而只进行电枢控制。设计时需要把稀土永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁直流电机在崭新的工况下运行。电动绞盘系统仿真技术概述系统是由客观世界中实体与实体间的相互作用和相互依赖关系构成的具有某种特定功能的有机整体。系统的分类方法是多种多样的，习惯上依照其应用范围可以将系统分为工程系统和非工

31、程系统。工程系统的含义是指由相互关联部件组成的一个整体，以实现特定的目的。例如电机驱动自动控制系统是由执行部件、功率转换部件、检测部件所组成，用它来完成电机的转速、位置和其他参数控制的某个特定目标。非工程系统的定义范围很广，大至宇宙，小至原子，只要存在着相互关联、相互制约的关系，形成一个整体，实现某种目的的均可以认为是系统。如果想定量地研究系统地行为，可以将其本身的特性及内部的相互关系抽象出来，构造出系统的模型。系统的模型分为物理模型和数学模型。由于计算机技术的迅速开展和广泛应用，数学模型的应用越来越普遍。系统的数学模型是描述系统动态特性的数学表达式，用来表示系统运动过程中的各个量的关系，是分

32、析、设计系统的依据。从它所描述系统的运动性质和数学工具来分，又可以分为连续系统、离散时间系统、离散事件系统、混杂系统等。还可细分为线性、非线性、定常、时变、集中参数、分布参数、确定性、随机等子类。系统仿真是根据被研究的真实系统的数学模型研究系统性能的一门学科，现在尤指利用计算机去研究数学模型行为的方法。计算机仿真的根本内容包括系统、模型、算法、计算机程序设计与仿真结果显示、分析与验证等环节。仿真软件的开展状况与应用早期的计算机仿真技术大致经历了几个阶段：20世纪40年代模拟计算机仿真；50年代初数字仿真；60年代早期仿真语言的出现等。80年代出现的面向对象仿真技术为系统仿真方法注入了活力。我国

33、早在50年代就开始研究仿真技术了，当时主要用于国防领域，以模拟计算机的仿真为主。70年代初开始应用数字计算机进行仿真4。随着数字计算机的普及，近20年以来，国际、国内出现了许多专门用于计算机数字仿真的仿真语言与工具，如CSMP，ACSL， SIMNOM， MATLAB/Simulink， Matrix/System Build， CSMP-C等。2.7 MATLAB概述MATLAB是国际上仿真领域最权威、最实用的计算机工具。它是MathWork公司于1982年推出的一套高性能的数值计算和可视化数学软件，被誉为“巨人肩上的工具。8MATLAB是一种应用于计算技术的高性能语言。它将计算，可视化和编

34、程结合在一个易于使用的环境中，此而将问题解决方案表示成我们所熟悉的数学符号，其典型的使用包括:.数学计算.运算法那么的推导.模型仿真和复原.数据分析，采集及可视化.科技和工程制图.开发软件，包括图形用户界面的建立MATLAB是一个交互式系统，它的根本数据元素是矩阵，且不需要指定大小。通过它可以解决很多技术计算问题，尤其是带有矩阵和矢量公式推导的问题，有时还能写入非交互式语言如C和Fortran等。MATLAB的名字象征着矩阵库。它最初被开发出来是为了方便访问由LINPACK和EISPAK开发的矩阵软件，其代表着艺术级的矩阵计算软件。MATLAB在拥有很多用户的同时经历了许多年的开展时期。在大学

35、环境中，它作为介绍性的教育工具，以及在进阶课程中应用于数学，工程和科学。在工业上它是用于高生产力研究，开发，分析的工具之一。MATLAB的一系列的特殊应用解决方案称为工具箱toolboxes。作为用户不可缺少的工具箱，它可以使你学习和使用专门技术。工具箱包含着M-file集，它使MATLAB可延展至解决特殊类的问题。在工具箱的范围内可以解决单个过程，控制系统，神经网络，模糊逻辑，小波，仿真及其他很多问题。经过几十年的完善和扩充，它已开展成线形代数课程的标准工具。在美国，MATLAB是大学生和研究生必修的课程之一。美国许多大学的实验室都安装有MATLAB，供学习和研究之用。它集数值分析、矩阵运算

36、、信号处理和图形显示于一体，构成了一个方便的、界面友好的用户环境。其包含的SIMULINK是用于在MATLAB下建立系统框图和仿真环境的组件，其包含有大量的模块集，可以很方便的调取各种模块来搭建所设想的试验平台，同时SIMULINK还提供时域和频域分析工具，能够直接绘制系统的Bode图和Nyquist图。3MATLAB系统可分为五个局部:MATLAB语言。 这是一种高级矩阵语言，其有着控制流程状态，功能，数据结构，输入输出及面向对象编程的特性。它既有“小型编程的功能，快速建立小型可弃程序，又有“大型编程的功能，开发一个完整的大型复杂应用程序。MATLAB的工作环境。 这是一套工具和设备方便用户

37、和编程者使用MATLAB。它包含有在你的工作空间进行管理变量及输入和采集数据的设备。同时也有开发，管理，调试，( profiling M-files， MATLABs applications。)的系列工具。图形操作。 这是MATLAB的图形系统。它包含有系列高级命令，其内容包括二维及三维数据可视化，图形处理，动画制作，表现图形。同时它也提供低级命令便于用户完全定制图形界面并在你的MATLAB软件中建立完整的用户图形界面。MATLAB数据功能库。 它拥有庞大的数学运算法那么的集合，包含有根本的加，正弦，余弦功能到复杂的求逆矩阵及求矩阵的特征值， Bessel功能和快速傅立叶变换。MATLAB应

38、用程序编程界面。 这是一个允许你在MATLAB界面下编写C和Fortran程序的库。它方便从MATLAB中调用例程(即动态链接)，使MATLAB成为一个计算器，用于读写MAT-files。2.8 Simulink概述Simulink是用于仿真建模及分析动态系统的一组程序包，它支持线形和非线性系统，能在连续时间，离散时间或两者的复合情况下建模。系统也能采用复合速率，也就是用不同的局部用不同的速率来采样和更新。Simulink提供一个图形化用户界面用于建模，用鼠标拖拉块状图表即可完成建模。在此界面下能像用铅笔在纸上一样画模型。相对于以前的仿真需要用语言和程序来说明不同的方程式而言有了极大的进步。S

39、imulink拥有全面的库，如接收器，信号源，线形及非线形组块和连接器。同时也能自己定义和建立自己的块。模块有等级之分，因此可以由顶层往下的步骤也可以选择从底层往上建模。可以在高层上统观系统，然后双击模块来观看下一层的模型细节。这种途径可以深入了解模型的组织和模块之间的相互作用。在定义了一个模型后，就可以进行仿真了，用综合方法的选择或用Simulink的菜单或MATLAB命令窗口的命令键入。菜单的独特性便于交互式工作，当然命令行对于运行仿真的分支是很有用的。使用scopes或其他显示模块就可在模拟运行时看到模拟结果。进一步，可以改变其中的参数同时可以立即看到结果的改变，仿真结果可以放到MATL

40、AB工作空间来做后处理和可视化。模型分析工具包括线性化工具和微调工具，它们可以从MATLAB命令行直接访问，同时还有很多MATLAB的toolboxes中的工具。因为MATLAB和Simulink是一体的，所以可以仿真，分析，修改模型在两者中的任一环境中进行。3电动绞盘的电机技术与接线电动绞盘中电机的选择为在微型电机内建立进行机电能量转换所必需的气隙磁场，可以有两种方法。一种是在电机绕组内通电流产生，既需要有专门的绕组和相应的装置，又需要不断供应能量以维持电流流动，例如普通的直流电机和减速电机；另一种是由永磁体来产生磁场，既可简化电机结构，又可节约能量，这就是永磁直流电机。永磁直流电机由电动机

41、主体和驱动器组成，是一种典型的机电一体化产品。永磁直流电机的开展同永磁材料的开展密切相关，从天然磁石Fe3O4到稀土永磁，磁性能有了很大提高，各种永磁直流电机的功率小至数毫瓦，大至几十千瓦，在军事、工农业生产和日常生活中得到广泛应用，产量急剧增加。永磁直流电机制成后不需外界能量即可维持其磁场，但也造成从外部调节、控制其磁场极为困难。永磁发电机难以从外部调节其输出电压和功率因数，永磁直流电动机不能再用改变励磁的方法来调节其转速。这些使永磁直流电机的应用范围受到了限制。但是，随着MOSFET、IGBT等电力电子器件和控制技术的迅猛开展，大多数永磁直流电机在应用中，可以不必进行磁场控制而只进行电枢控

42、制。设计时需要把稀土永磁材料、电力电子器件和微机控制三项新技术结合起来，使永磁直流电机在崭新的工况下运行。永磁直流电机与串激直流电机比较：(1)串激直流电机的电感和电阻都比永磁直流电机大；因此串激直流电机的第一阶段的起动过渡过程的滞后时间较大，损耗相应较大； (2)永磁直流电机的磁通N几乎等于常数，而串激直流电机的磁通是随电流Ia的变化而逐渐增大；因此在合闸初瞬，永磁直流电机的电磁转矩比串激直流电机大； (3)在相同的电压作用下，永磁直流电机的制动电流大于串激直流电动机；在制动状态时，永磁直流电机的磁通N是常数，而串激直流电机的磁通是随制动电流增大的；因此起动瞬间处于制动状态n=0，导致永磁直

43、流电机制动转矩大于串激直流电机； (4)起动过程中，串激直流电机的转矩还没有到达最大值(即电枢电流还没有到达最大值)，就迅速衰减。而永磁直流电机无磁通随起动电流衰减之虑，因而到达最大电磁转矩较快； (5)最大电磁转矩是标志汽车起动电机的输出功率；因此在相同体积的电动机中，永磁直流电机的输出功率大于串激直流电机。 通过电机学技术分析，同样大的起动电流时，串励电动机能产生更大的起动转矩，常用于起动较为困难的场合；串励电动机转矩增大时转速在减少，功率增加缓慢，故转矩过载能力较强；串励电动机不允许空载起动和运行。串励直流电动机 永磁直流电动机电动绞盘中电机的接线永磁直流电机的电池连接方式：永磁直流电机

44、制成后不需外界能量即可维持其磁场，因此只需要将电池正负极直接接入电机两个电源端子就可以了。功率比较大的永磁直流电动绞盘开始配上继电器控制总成控制盒，在电池正负极通过控制盒后，仍旧是两条线直接连接电机的两个输入端子。串励直流电机的电池连结方式：为了给电机的电磁结构提供励磁电流，需要对励磁绕组与电枢回路同时供电，因此，我们常用下面的连线示意图来指导下面的电池连接。串励激直流电动绞盘控制器电源连结示意图由控制总成导出的线端分别连结A、F1和F2，这三个端子通常在绞盘的后面。接地线端子，通常在绞盘的底面，并需要同时与来自控制器的接线端子特细黑线连接。4仿真系统总体设计系统对象本次研究对象为5HP/240V直流电动机，直流电源电压为280V，电机负荷扭矩常量设为10。系统分块电源直流电机电源电压选择280V直流电源。电机电动机的转速 n 随转矩T而变化的特性【n=f(T)】称为机械特性。它是选用电动机的一个重要依据。各类电动机都因有自己的机械