MATLAB作业

matlab大作业。

指导老师：金济

年级专业 11 自动化 2 班

姓名学号麦煜华201131200818

严志健201131200826

范俊伟201131200806

2013 年 01 月02日。

使用matlab的simulink建模与**的方法，设计出直流电机双环控制调速系统。直流电机双环控制调速系统框图如下。其中速度控制器采用pwm控制；晶闸管整流器和直流电机使用s函数编写。

图1：直流电机双闭环控制调速系统框图。

从上图给出的控制系统框图可见，其中涉及的到晶闸管整流环节及电机环节，用传统的控制系统建模方式很难精确描述，所以在控制系统研究中经常对它们进行简化。采用s函数编写是个很好的简化方法。

方案一：对于pwm 发生器，采用两个discrete pwm generator 模块。由于此模块中自带三角波，其幅值为1，且输入信号应在-1 与1 之间，将输入信号同三角波信号相比较，当比较结果大于0时，占空比大于50 %，pwm 波表现为上宽下窄，电机正转；当比较结果小于0 而大于-1 时，占空比小于50 %，pwm 波表现为上窄下宽，电机反转。

discrete pwm generator 模块的参数设置为：调制波为外设，载波频率根据电力电子开关频率确定。其次，由于电机运转时，h 桥应与对角两管触发信号一致，为此采用selector 模块（路径为：

simulink/signal routing/selector），其参数设置为：input type 为vector，elements 为[1 2 4 3]，使得pwm 发生器信号同h 桥对角两管触发信号相对应。pwm 发生器模型及封装后子系统如下图所示。

图2：pwm 发生器模块。

方案二：基于s函数的pwm**。采用s函数编写pwm模块。

pwm模块s函数如下：

function [sys,x0,str,ts] =pwm(t,x,u,flag,t)

switch flag,case 0,[sys,x0,str,ts]=mdlinitializesizes(t);

case 3,sys=mdloutputs(t,x,u,t);

case 4,sys=mdlgettimeofnextvarhit(t,x,u,t);

case ,sys=

otherwise

error(['unhandled flag = num2str(flag)])

endfunction [sys,x0,str,ts,t]=mdlinitializesizes(t)

sizes = simsizes;

= 1; %at least one sample time is needed

sys = simsizes(sizes);

x0 = str =

ts = 2 0];

function sys=mdloutputs(t,x,u,t)

if t-fix(t/t)*t==0

sys=sign(u);

elsesys=0;

endfunction sys=mdlgettimeofnextvarhit(t,x,u,t)

if mod(t,t)==0&&abs(u)>0

h=abs(u)*t;disp('b');

elseh=t-mod(t,t);disp('c');

enddisp([h,u,t]);

sys=t+h;

图3：pwm控制系统**模型。

2.2 晶闸管整流环节。

晶闸管整流**s函数：

function [sys,x0,str,ts] =gto(t,x,u,flag)

switch flag,case 0,[sys,x0,str,ts]=mdlinitializesizes;

case 2,sys=mdlupdate(t,x,u);

case 3,sys=mdloutputs(t,x,u);

case ,sys =

otherwise

'simulink:blocks:unhandledflag', num2str(flag));

endfunction [sys,x0,str,ts]=mdlinitializesizes

sizes = simsizes;

sys = simsizes(sizes);

x0 = 0];

str =

ts = 1 0];

function sys=mdlupdate(t,x,u)

sys = fst(u) *220;

function sys=mdloutputs(t,x,u)

sys = x;

function f = fst(x)

if x<=0.5 ,f = 0;

else, f = 1;

end图4：晶闸管整流**s函数模块。

电机**s函数：

function [sys,x0,str,ts] =dianji(t,x,u,flag,u1n,in,nn,ra)

switch flag,case 0,

[sys,x0,str,ts]=mdlinitializesizes;

case 1,

sys=mdlderivatives(t,x,u);

case 3,

sys=mdloutputs(x,u1n,in,nn,ra);

case ,

sys=otherwise

'simulink:blocks:unhandledflag', num2str(flag));

endfunction [sys,x0,str,ts]=mdlinitializesizes

sizes = simsizes

sys = simsizes(sizes);

x0 = str = ts = 0 0];

function sys=mdlderivatives(x)

sys = x;

function sys=mdloutputs(x,u1n,in,nn,ra)

cefai=(u1n-in*ra)/nn;

ctfai=9.55*cefai;

tn=ctfai*in;

for i=1:800

tem(i)=4*i/800;

sys(i)=x/cefai-ra/(cefai*ctfai)*tem(i);

end图5：电机**s函数模块。

图6：直流电机双闭环控制系统**模型。

假设某可编程逻辑器件（pld）模块有6路输入信号，a,b,w1，w2，w3，w4，其中wi为编码信号，它们的取值将决定该模块输出信号y的逻辑关系，具体逻辑关系由表给出。课件如果直接用模块搭建此pld模块很复杂。试编写一个s-函数实现这样的函数。

function [sys,x0,str,ts] =pld_14(t,x,u,flag)

switch flag,case 0,[sys,x0,str,ts]=mdlinitializesizes;

case 3,sys=mdloutputs(t,x,u);

case ,sys=

otherwise

error(['unhandled flag = num2str(flag)])

endfunction [sys,x0,str,ts]=mdlinitializesizes

sizes = simsizes;

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