MSM伺服控制系統(tǒng)仿真分析

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1、 3.3 變 流 技 術(shù) 3.3.1 PWM控 制 原 理3.3.2 PWM控 制 技 術(shù)3.4 PMSM伺 服 控 制 系 統(tǒng) 仿 真 分 析 控 制 功 率 半 導(dǎo) 體 器 件 的 開 、 關(guān) 控 制 由 電 源 送 至 負(fù) 載 的 功 率 ；功 率 半 導(dǎo) 體 器 件 當(dāng) 開 關(guān) 使 用 頻 率 高 、 響 應(yīng) 快 、 損 失 小 。3.3.1 PWM控 制 原 理 (1)3.3 變 流 技 術(shù) AC-DC DC-AC3.3.1 PWM控 制 原 理 (2) PWM控 制 的 思 想 源 于 通 信 技 術(shù) ， PWM (Pulse Width Modulation)控 制 就 是 脈

2、寬 調(diào) 制 技 術(shù) ： 即 通 過 對(duì) 一 系 列 脈 沖 的寬 度 進(jìn) 行 調(diào) 制 ， 來 等 效 的 獲 得 所 需 要 的 波 形 （ 含 形 狀 和 幅 值 )。重 要 理 論 基 礎(chǔ) 面 積 等 效 原 理沖 量 相 等 而 形 狀 不 同 的 窄 脈 沖 加 在 具 有 慣 性 的環(huán) 節(jié) 上 時(shí) ， 其 效 果 基 本 相 同 。沖 量 窄 脈 沖 的 面 積效 果 基 本 相 同 環(huán) 節(jié) 的 輸 出 響 應(yīng) 波 形 基 本 相 同 d)單 位 脈 沖 函 數(shù)f (t)d (t) tOa)矩 形 脈 沖 b)三 角 形 脈 沖 c)正 弦 半 波 脈 沖 tOtOtO f (t)f

3、 (t)f (t) 3.3.1 PWM控 制 原 理 (3) i(t) 實(shí) 例 以 上 實(shí) 例 說 明 了 “ 面 積 等 效 原 理 ”電 路 輸 入 ： e(t)電 路 輸 出 ： i(t)e(t) 3.3.1 PWM控 制 原 理 (4) 如 何 用 一 系 列 等 幅 不 等 寬 的 脈 沖 來 代 替 一 個(gè) 正 弦 半 波Ou tOu tOu t3.3.1 PWM控 制 原 理 (5) SPWM波若 要 改 變 等 效 輸 出 正 弦波 幅 值 ， 按 同 一 比 例 改變 各 脈 沖 寬 度 即 可 。 Ou tOu tOu t 如 何 用 一 系 列 等 幅 不 等 寬 的 脈

4、 沖 來 代 替 一 個(gè) 正 弦 半 波3.3.1 PWM控 制 原 理 (5) 對(duì) 于 正 弦 波 的 負(fù) 半 周 ， 采 取 同 樣 的 方 法 ， 得 到 PWM波 形 ， 因 此正 弦 波 一 個(gè) 完 整 周 期 的 等 效 PWM波 為 ： 根 據(jù) 面 積 等 效 原 理 ， 正 弦 波 還 可 等 效 為 下 圖 中 的 PWM波 ， 而 且這 種 方 式 在 實(shí) 際 應(yīng) 用 中 更 為 廣 泛 。-U dU dO tU dO-U dU d wt 3.3.1 PWM控 制 原 理 (6) (輸 入 電 源 是 恒 定 直 流 ） （ 輸 入 電 源 是 交 流 或 不 是 恒 定

5、的 直 流 ）直 流 斬 波 電 路 (DC/DC)PWM逆 變 電 路 (DC/AC) 斬 控 式 交 流 調(diào) 壓 電 路矩 陣 式 變 頻 電 路基 于 面 積 等 效 原 理 進(jìn) 行 控 制 ， 本 質(zhì) 是 相 同 的uo twt3.3.1 PWM控 制 原 理 (7) 電 流 型 逆 變 電 路 進(jìn) 行 PWM控 制 ， 得 到 的 就 是 PWM電 流 波 直 流 斬 波 電 路 直 流 波 形 SPWM波 正 弦 波 形 等 效 成 其 他 所 需 波 形 ， 如 : l 所 需 波 形 l 等 效 的 PWM波基 于 “ 面 積 等 效 原 理 ”0s 5m s 10m s 15

6、m s 20m s 25m s 30m s-20V0V20V 3.3.1 PWM控 制 原 理 (8) 目 前 中 小 功 率 的 逆 變 電 路 幾 乎 都 采 用 PWM技 術(shù) 逆 變 電 路 是 PWM控 制 技 術(shù) 最 為 重 要 的 應(yīng) 用 場(chǎng) 合 PWM逆 變 電 路 也 可 分 為 電 壓 型 和 電 流 型 兩 種 ， 目 前 實(shí) 用 的 PWM逆 變 電 路 幾 乎 都 是 電 壓 型 電 路3.3.2 PWM控 制 技 術(shù) 根 據(jù) 正 弦 波 頻 率 、 幅 值 和 半 周 期 脈 沖 數(shù) ， 準(zhǔn) 確 計(jì) 算 PWM 波 各 脈 沖 寬 度 和 間 隔 ， 據(jù) 此 控 制

7、逆 變 電 路 開 關(guān) 器 件 的 通 斷 ， 就 可 得 到 所 需 PWM波 形本 法 較 繁 瑣 ， 當(dāng) 輸 出 正 弦 波 的 頻 率 、 幅 值 或 相 位 變 化 時(shí) ， 結(jié) 果 都 要 變 化1、 計(jì) 算 法3.3.2 PWM控 制 技 術(shù) 2、 調(diào) 制 法把 希 望 輸 出 的 波 形 作 調(diào) 制 信 號(hào) ， 通 過 對(duì) 此 信 號(hào) 波 的 調(diào) 制 得 到 所 期 望 的 PWM波 ； 采 用 等 腰 三 角 波 或 鋸 齒 波 作 為 載 波 ， 等 腰 三 角 波 應(yīng) 用 最 多 ，因 其 任 一 點(diǎn) 的 水 平 寬 度 和 高 度 成 線 性 關(guān) 系 且 左 右 對(duì) 稱

8、； 載 波 與 平 緩 變 化 的 調(diào) 制 信 號(hào) 相 交 ， 在 交 點(diǎn) 時(shí) 刻 控 制 器 件 通斷 ， 就 得 到 寬 度 正 比 于 信 號(hào) 波 幅 值 的 脈 沖 ， 符 合 PWM的 要 求 ；調(diào) 制 信 號(hào) 波 為 正 弦 波 時(shí) ， 得 到 的 就 是 SPWM波 ； 調(diào) 制 信 號(hào) 是 其 他 所 需 波 形 時(shí) ， 也 能 得 到 等 效 的 PWM波 。 為 了 得 到 SPWM波 形 ， 采 用正 弦 波 作 為 基 準(zhǔn) 波 信 號(hào) 與載 波 信 號(hào) 比 較 的 方 法 。3、 正 弦 波 脈 寬 調(diào) 制 （ SPWM） 4VT 5VT2VT3VT6VT1VTAOu B

9、Ou COu/2dU Motor/2dU 主 電 路 示 意 圖 三 相 逆 變 電 路 及 SPWM控 制 下 的 輸 出 波 形 調(diào) 制 方 法 ： 頻 率 為 swf 、 幅 值 為 /2dU的 控 制 用 三 角 載 波 swu 與 三個(gè) 互 差 120o電 角 度 的 頻 率 和幅 值 （ 最 大 值 /2dU ） 可 調(diào) 的正 弦 波 , ,ra rb rcu u u 相 交 ， 所 產(chǎn) 生 的 交 點(diǎn) 如 圖 所 示 ， 用 以分 別 控 制 , ,a b c 各 相 的 開 關(guān)器 件 。 線 電 壓 AB AO BOu u u 。 以 a 相 為 例 ， 以 swu 與 正弦

10、波 rau 的 交 點(diǎn) 為 界 ，sw rau u 時(shí) 控 制 開 關(guān) 器 件VT1 開 通 （ VT4 關(guān) 斷 ） ， 反之 VT1 關(guān) 斷 VT4 開 通 。 由 此產(chǎn) 生 圖 所 示 的 輸 出 電 壓AOu 。 AOu 中 所 含 的 基 波 分 量 即 為 正 弦 波 rau 。 換 句 話 說 ，第 k 個(gè) 開 關(guān) 周 期 1/ swf 內(nèi) 的正 弦 波 rau 的 平 均 值 ( )rau k與 該 周 期 內(nèi) 矩 形 波 ( )AOu k的 平 均 值 相 等 。 定 義 三 相 定 子 電 壓 空 間 矢 量 相 加 的 合 成 矢 量 1u 為 ： 1 0 120 1202

11、/3( )2/3( )o o oA B Cj j jA B Cu e u e u e u u u u 電 壓 矢 量 1( )tu 還 可 用 極 坐 標(biāo) 表 示 為 1 1( ) ( ) jt u t e u 由 上 式 可 知 ， 1u 是 一 個(gè) 旋 轉(zhuǎn) 的 空 間 矢 量 ， 它 以 電 源 角 頻 率 1w 作 旋 轉(zhuǎn) 。當(dāng) 某 一 相 電 壓 為 最 大 值 時(shí) ， 合 成 電 壓 矢 量 1u 就 落 在 該 相 的 軸 線 上 。 4、 空 間 矢 量 脈 寬 調(diào) 制 （ SVPWM） 4VT 5VT 2VT 3VT 6VT 1VT Au Bu CudU IM 0: jA e

12、120: ojB e 120: ojC e O 1u (1)基 本 電 壓 矢 量 及 用 基 本 矢 量 表 示 的 空 間 電 壓 矢 量 表 ： 三 相 變 頻 電 源 的 開 關(guān) 狀 態(tài) 與 基 本 電 壓 矢 量 各 橋 臂 的開 關(guān) 狀 態(tài) A 0 1 1 0 0 0 1 1 B 0 0 1 1 1 0 0 1 C 0 0 0 0 1 1 1 1 基 本 電 壓 矢 量 0Vu 1Vu 2Vu 3Vu 4Vu 5Vu 6Vu 7Vu 基 本 矢 量 的 方 向 （ 空 間 位 置 ） V0 - 1V 0je 2V /3je 3V 2 /3je 4V je 5V 4 /3je 6V

13、5 /3je V7 - 8組 開 關(guān) 狀 態(tài) 對(duì) 應(yīng) 于 施 加 于 電 機(jī) 繞 組 上 的 8種 電 壓 狀 態(tài) ， 它 們 可 用 2進(jìn) 制 表 示 ， , , A B C 橋 臂 的 開 關(guān) 狀 態(tài) 用 2進(jìn) 制 的 0 1 22 ,2 ,2 位 表 示 。 有 6組 開 關(guān) 狀 態(tài) ， 當(dāng) 其 狀 態(tài) 持 續(xù) 開 通 時(shí) 間 it 后 ， 將 在 電 機(jī) 上 施 加 一個(gè) 電 壓 矢 量 ， 稱 其 為 非 零 的 基 本 電 壓 矢 量 ， 定 義 為 1 6 V Vu u 。 方 向 由 電 機(jī)繞 組 在 空 間 的 位 置 確 定 。 由 于 PWM方 法 是 以 一 個(gè) 載 波

14、 周 期 SWT 中 的 電 壓 平均 值 表 述 其 大 小 ， 直 流 電 壓 dU 為 常 數(shù) 時(shí) ， 1 6 V Vu u 的 大 小 正 比 于 開 通 時(shí)間 為 it 。 此 外 ， 狀 態(tài) （ 000） 和 （ 111） 被 稱 為 零 電 壓 矢 量 。 4VT 5VT 2VT 3VT 6VT 1VT Au Bu CudU IM 0: jA e 120: ojB e 120: ojC e O 1u 1 6 V Vu u 的 位 置 ： 1 6 V Vu u 與 圖 中 的 相 電 壓 矢 量 , ,A B Cu u u 之 間的 位 置 關(guān) 系 如 何 呢 ？ 以 1Vu 和

15、Au 的 位 置 關(guān) 系 為 例 ， 1 ( )V AN NB NC u u u u 因 此 1Vu 與 ANu 的 位 置 (也 即 Au 的 位 置 )相 同 。 同 理 可 知 ， 3Vu 、 5Vu 分 別 和 Bu 、Cu 的 位 置 相 同 。 由 此 可 定 義 6 個(gè) 基 本 電 壓 矢 量 方 向 為 1 6 V V 。 表 ： 三 相 變 頻 電 源 的 開 關(guān) 狀 態(tài) 與 基 本 電 壓 矢 量 各 橋 臂 的開 關(guān) 狀 態(tài) A 0 1 1 0 0 0 1 1 B 0 0 1 1 1 0 0 1 C 0 0 0 0 1 1 1 1 基 本 電 壓 矢 量 0Vu 1Vu

16、2Vu 3Vu 4Vu 5Vu 6Vu 7Vu 基 本 矢 量 的 方 向 （ 空 間 位 置 ） V0 - 1V 0je 2V /3je 3V 2 /3je 4V je 5V 4 /3je 6V 5 /3je V7 - 2,max2 ,(011)VVu 3,max3 ,(010)VVu 6,max6 ,(101)VVu 1,max1 ,(001)VVu 5,max5(100)VVu 4,max4(110)VVu 1 6 V Vu u 的 大 小 ： 以 1Vu 為 例 ， 由 于 1Vu 開 通 時(shí) 向 電 機(jī) 施 加 線 電 壓矢 量 ABu 和 ACu ， 最 大 的 1Vu 1 30

17、30,max ,max ,max2 3 o oj jV AB ACu e u e u 只 是 此 時(shí) ,max ,maxAB AC du u U 而 不 是 3 /2dU ， ,max 2/3 iV dUu 假 設(shè) 1 6 V Vu u 的 持 續(xù) 時(shí) 間 為 it ， 則 這 些 矢 量 可 表 述 為 01 2 2 , 1,2,3,4,5,63 3ii t iV d i d iSW SWtU dt U iT T u V V 2,max(011)Vu 2Vu 1Vu 1u 1,max(001)Vu 2,max2 ,(011)VVu 3,max3 ,(010)VVu 6,max6 ,(101)

18、VVu 1,max1 ,(001)VVu 5,max5(100)VVu 4,max4(110)VVu 1( )ku 可 用 其 相 鄰 的 兩 個(gè) 基 本 電 壓 矢 量 之 和 得 到 。 如 圖 ， 在 第 扇 區(qū) 的1( )ku 可 以 用 其 在 基 本 電 壓 矢 量 方 向 1V 和 2V 上 的 投 影 1 2,V Vu u 表 示 ， 1 1 2( ) ( ) ( )V Vk k k u u u 盡 管 矢 量 1( )ku 還 可 用 圖 中 的 其 他 基 本 矢 量 表 示 ， 可 以 證 明 ， 用 相 鄰 基 本 矢量 表 示 時(shí) 實(shí) 際 輸 出 電 壓 中 所 含

19、的 諧 波 分 量 最 小 。 用 相 鄰 基 本 矢 量 表 示 1( )ku 的 另 一 個(gè) 優(yōu) 點(diǎn) 是 ， 當(dāng) 由 一 個(gè) 分 矢 量 變 為 另 一 個(gè) 分 矢 量 時(shí) ， 只 需 改 變 逆 變 器 一個(gè) 橋 臂 的 開 關(guān) 狀 態(tài) 。 例 如 1 2V Vu u 時(shí) ， 只 需 將 三 個(gè) 橋 臂 的 開 關(guān) 狀 態(tài) 由 (001)變 為 (011)、 即 將 B 橋 臂 的 “ 關(guān) ” 變 為 “ 開 ” 即 可 。 這 樣 做 ， 使 得 逆 變 電 源的 開 關(guān) 次 數(shù) 最 少 從 而 減 少 功 率 開 關(guān) 器 件 的 開 關(guān) 損 耗 。 五 段 法 0V 2V1V 7V0

20、t 1t 2t 7tAuBuCu swT t ( )a 矢 量 合 成 及 對(duì) 應(yīng) 的 PWM 波 ( )b2,max(011)Vu swT 1( )ku1Vu1t 2t1Vu 1,max(001)Vu 2Vu 以 1( )tu 處 于 第 扇 區(qū) 為 例 討 論 該 方 法 。 將 圖 (b)重 畫 于 圖 (a)， 由 此 圖 可以 得 到 兩 個(gè) 分 矢 量 1( )V ku 、 2( )V ku 的 模 與 1( )ku 的 模 的 關(guān) 系 式 ， 1 12 1( )sin ( )sin( )3 3( )sin ( )sin3VVu k u ku k u k 由 此 ， 1 12 12

21、( ) ( )sin( )332( ) ( )sin3VVu k u ku k u k 1 1 2 1,max 1 1 2 21 2 1( ) ( ) ( ) V V u SWSWk k k U t tTt t T u u u V V 于 是 ， 求 解 1( )ku 就 變 成 求 解 在 基 本 電 壓 矢 量 方 向 1V 和 2V 上 的 開 通 時(shí) 間 1t和 2t 了 。 由 上 式 可 得 對(duì) 應(yīng) 于 1 2( ), ( )V Vu k u k 的 開 通 時(shí) 間 1t 和 2t 為 1 1 1,max2 2 1,max/V sw uV sw ut u T Ut u T U ，

22、對(duì) 于 一 個(gè) 開 關(guān) 周 期 swT 內(nèi) 1 2,t t 以 外 的 時(shí) 間 ， 需 要 輸 出 零 電 壓 矢 量 。 其 持續(xù) 時(shí) 間 0t 和 7t 得 到 0 7 1 212 swt t T t t 1、 控 制 系 統(tǒng) CAD 控 制 系 統(tǒng) CAD技 術(shù) 是 對(duì) 復(fù) 雜 控 制 系 統(tǒng) 進(jìn) 行 分 析 和 設(shè) 計(jì) 的 重 要方 法 和 手 段 。 在 進(jìn) 行 控 制 系 統(tǒng) 的 分 析 與 綜 合 的 過 程 中 ， 除 了 要進(jìn) 行 理 論 分 析 外 ， 還 要 對(duì) 系 統(tǒng) 的 特 性 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) 研 究 ， 研 究 系 統(tǒng)的 固 有 的 動(dòng) 態(tài) 特 性 ， 驗(yàn) 算 設(shè)

23、計(jì) 的 控 制 器 能 否 達(dá) 到 預(yù) 期 的 性 能 指標(biāo) ， 這 個(gè) 過 程 是 設(shè) 計(jì) 實(shí) 驗(yàn) 修 改 設(shè) 計(jì) 再 實(shí) 驗(yàn) 的 過 程 。 所 謂 控 制 系 統(tǒng) 的 計(jì) 算 機(jī) 仿 真 就 是 以 控 制 系 統(tǒng) 的 數(shù) 學(xué) 模 型 為基 礎(chǔ) ， 借 助 計(jì) 算 機(jī) 對(duì) 控 制 系 統(tǒng) 的 動(dòng) 態(tài) 特 性 進(jìn) 行 實(shí) 驗(yàn) 研 究 。 控 制 系 統(tǒng) 的 計(jì) 算 機(jī) 仿 真 是 控 制 系 統(tǒng) 的 計(jì) 算 機(jī) 輔 助 設(shè) 計(jì) 的 一個(gè) 部 分 。 這 一 過 程 包 括 ： 建 立 數(shù) 學(xué) 模 型 ； 根 據(jù) 性 能 指 標(biāo) 和 控 制算 法 編 程 求 解 控 制 器 參 數(shù) ； 對(duì)

24、系 統(tǒng) 校 正 前 后 進(jìn) 行 仿 真 ， 并 驗(yàn) 證控 制 器 的 實(shí) 際 控 制 效 果 ； 修 改 控 制 器 參 數(shù) 或 結(jié) 構(gòu) ， 直 到 仿 真 結(jié)果 滿 足 設(shè) 計(jì) 要 求 。2、 控 制 系 統(tǒng) 仿 真 3.4 PMSM伺 服 控 制 系 統(tǒng) 仿 真 分 析 3、 MATLAB簡(jiǎn) 介MATLAB是 以 復(fù) 數(shù) 矩 陣 作 為 基 本 編 程 單 元 的 一 種 程 序 設(shè) 計(jì)語(yǔ) 言 ， 它 提 供 了 各 種 矩 陣 的 運(yùn) 算 操 作 ， 并 具 有 較 強(qiáng) 的 繪 圖 功 能 。v語(yǔ) 言 簡(jiǎn) 潔 緊 湊 ， 使 用 方 便 靈 活 。例 如 ： A=1 2 3;4 5 6;

25、7 8 9一 條 語(yǔ) 句 實(shí) 現(xiàn) 了 對(duì) 3x3矩 陣 的 輸 入 。v數(shù) 值 算 法 穩(wěn) 定 可 靠 ， 庫(kù) 函 數(shù) 十 分 豐 富 。 例 如 ： polyder(b) %求 多 項(xiàng) 式 b的 微 分v運(yùn) 算 符 豐 富 。 例 如 ： C=A*B %矩 陣 的 乘 法 ， x=Ab %求 Ax b的 最 小 二 乘 解vMatlab既 具 有 結(jié) 構(gòu) 化 的 控 制 語(yǔ) 句 （ if、 for、 while） 又 支 持 面 向?qū)?象 的 程 序 設(shè) 計(jì) 。v語(yǔ) 法 限 制 不 嚴(yán) 格 ， 程 序 設(shè) 計(jì) 自 由 度 大 。 v程 序 的 可 移 植 性 好 。vMatlab的 圖 形

26、功 能 強(qiáng) 大 ， 支 持 數(shù) 據(jù) 的 可 視 化 操 作 ， 方 便 的顯 示 程 序 的 運(yùn) 行 結(jié) 果 。v強(qiáng) 大 的 工 具 箱 。 例 如 ： 控 制 領(lǐng) 域 可 以 使 用 的 工 具 箱 就 有 Control System（ 控 制 工 具 箱 ） v源 程 序 的 開 發(fā) 性 ， 系 統(tǒng) 的 可 擴(kuò) 充 能 力 強(qiáng) 。 vMatlab是 解 釋 執(zhí) 行 語(yǔ) 言 。 Matlab程 序 不 用 編 譯 生 成 可 執(zhí) 行 文 件 就 可 以 運(yùn) 行 Matlab集 成 環(huán) 境 的 組 成 Matlab語(yǔ) 言Matlab工 作 環(huán) 境Matlab圖 形 系 統(tǒng) Matlab數(shù) 學(xué)

27、 函 數(shù) 庫(kù)Matlab API Matlab軟 件 的 啟 動(dòng) Matlab軟 件 的 學(xué) 習(xí)Matlab軟 件 的 基 本 使 用 命 令 窗 口 工 作 空 間 歷 史 命 令 當(dāng) 前 路 徑 Simulink Demo Help qSIMULINK是 MATLAB軟 件 的 擴(kuò) 展 ， 它 是 實(shí) 現(xiàn) 動(dòng) 態(tài)系 統(tǒng) 建 模 和 仿 真 的 一 個(gè) 軟 件 包 ， 它 與 MATLAB語(yǔ) 言 的主 要 區(qū) 別 在 于 ， 其 與 用 戶 交 互 接 口 是 基 于 Windows的模 型 化 圖 形 輸 入 ， 其 結(jié) 果 是 使 得 用 戶 可 以 把 更 多 的 精力 投 入 到 系

28、 統(tǒng) 模 型 的 構(gòu) 建 ， 而 非 語(yǔ) 言 的 編 程 上 。q所 謂 模 型 化 圖 形 輸 入 是 指 SIMULINK提 供 了 一 些 按功 能 分 類 的 基 本 的 系 統(tǒng) 模 塊 ， 用 戶 只 需 要 知 道 這 些 模塊 的 輸 入 輸 出 及 模 塊 的 功 能 ， 而 不 必 考 察 模 塊 內(nèi) 部 是如 何 實(shí) 現(xiàn) 的 ， 通 過 對(duì) 這 些 基 本 模 塊 的 調(diào) 用 ， 再 將 它 們連 接 起 來 就 可 以 構(gòu) 成 所 需 要 的 系 統(tǒng) 模 型 ， 進(jìn) 而 進(jìn) 行 仿真 與 分 析 。4、 SIMULINK 1)SIMULINK的 主 要 模 塊SIMILI

29、NK模 塊 庫(kù) 按 功 能 進(jìn) 行 分 類 ， 主 要 包 括 以 下 子 庫(kù) ：Continuous（ 連 續(xù) 模 塊 ）Discrete（ 離 散 模 塊 ）Math Operations（ 數(shù) 學(xué) 模 塊 ）Signals Routing（ 信 號(hào) 流 向 模 塊 ）Sinks（ 接 收 器 模 塊 ）Sources（ 輸 入 源 模 塊 ） （ 1） 連 續(xù) 模 塊 （ Continuous）Integrator： 輸 入 信 號(hào) 積 分Derivative： 輸 入 信 號(hào) 微 分State-Space： 線 性 狀 態(tài) 空 間 系 統(tǒng) 模 型Transfer-Fcn： 線 性 傳

30、遞 函 數(shù) 模 型Zero-Pole： 以 零 極 點(diǎn) 表 示 的 傳 遞 函 數(shù) 模 型Memory： 存 儲(chǔ) 上 一 時(shí) 刻 的 狀 態(tài) 值Transport Delay： 輸 入 信 號(hào) 延 時(shí) 一 個(gè) 固 定 時(shí) 間 再 輸 出Variable Transport Delay： 輸 入 信 號(hào) 延 時(shí) 一 個(gè) 可 變 時(shí)間 再 輸 出 （ 2） 離 散 模 塊 （ Discrete）Discrete-time Integrator： 離 散 時(shí) 間 積 分 器Discrete Filter： IIR與 FIR濾 波 器Discrete State-Space： 離 散 狀 態(tài) 空 間

31、系 統(tǒng) 模 型Discrete Transfer-Fcn： 離 散 傳 遞 函 數(shù) 模 型Discrete Zero-Pole： 以 零 極 點(diǎn) 表 示 的 離 散 傳 遞 函 數(shù) 模 型First-Order Hold： 一 階 采 樣 和 保 持 器Zero-Order Hold： 零 階 采 樣 和 保 持 器Unit Delay： 一 個(gè) 采 樣 周 期 的 延 時(shí) （ 3） Math Operations （ 數(shù) 學(xué) 模 塊 ） Sum： 加 減 運(yùn) 算Product： 乘 運(yùn) 算Dot Product： 點(diǎn) 乘 運(yùn) 算Gain： 比 例 運(yùn) 算Math Function： 包 括

32、指 數(shù) 函 數(shù) 、 對(duì) 數(shù) 函數(shù) 、 求 平 方 、 開 根 號(hào) 等 常 用 數(shù) 學(xué) 函 數(shù)Trigonometric Function： 三 角 函 數(shù) ，包 括 正 弦 、 余 弦 、 正 切 等MinMax： 最 值 運(yùn) 算Abs： 取 絕 對(duì) 值Sign： 符 號(hào) 函 數(shù) （ 4） Signal Routing In1： 輸 入 端 。Out1： 輸 出 端 。Mux： 將 多 個(gè) 單 一 輸 入 轉(zhuǎn) 化 為 一 個(gè) 復(fù)合 輸 出 。Demux： 將 一 個(gè) 復(fù) 合 輸 入 轉(zhuǎn) 化 為 多 個(gè)單 一 輸 出 。Ground： 連 接 到 沒 有 連 接 到 的 輸 入 端 。Termi

33、nator： 連 接 到 沒 有 連 接 到 的 輸出 端 。SubSystem： 建 立 新 的 封 裝 （ Mask）功 能 模 塊 （ 5） Sinks（ 接 收 器 模 塊 ） Scope： 示 波 器 。XY Graph： 顯 示 二 維 圖 形 。To Workspace： 將 輸 出 寫 入 MATLAB的 工 作 空 間 。To File(.mat)： 將 輸 出 寫 入 數(shù) 據(jù) 文件 。 （ 6） Sources（ 輸 入 源 模 塊 ）Constant： 常 數(shù) 信 號(hào) 。Clock： 時(shí) 鐘 信 號(hào) 。From Workspace： 來 自 MATLAB的 工 作 空間

34、。From File(.mat)： 來 自 數(shù) 據(jù) 文 件 。Pulse Generator： 脈 沖 發(fā) 生 器 。Repeating Sequence： 重 復(fù) 信 號(hào) 。Signal Generator： 信 號(hào) 發(fā) 生 器 ， 可 以產(chǎn) 生 正 弦 、 方 波 、 鋸 齒 波 及 隨 意 波 。Sine Wave： 正 弦 波 信 號(hào) 。Step： 階 躍 波 信 號(hào) 。 例 ： 已 知 單 位 負(fù) 反 饋 二 階 系 統(tǒng) 的 開 環(huán) 傳 遞 函 數(shù) 為試 繪 制 單 位 階 躍 響 應(yīng) 的 實(shí) 驗(yàn) 結(jié) 構(gòu) 圖 。sssG 47.410)( 2 10 s +4.47s2 Transfe

35、r FcnStep Scope 5、 SIMULINK簡(jiǎn) 單 仿 真 （ 1） Creating an Empty Model （ 2） Adding Blocks （ 3） SIMULINK仿 真 的 運(yùn) 行設(shè) 置 仿 真 參 數(shù) 和 選 擇 解 法 器 ：設(shè) 置 仿 真 參 數(shù) 和 選 擇 解 法 器 ， 選 擇 Simulation菜 單 下 的Parameters命 令 ， 就 會(huì) 彈 出 一 個(gè) 仿 真 參 數(shù) 對(duì) 話 框 ， 它 主 要 用 三 個(gè)頁(yè) 面 來 管 理 仿 真 的 參 數(shù) 。I. Solver頁(yè) ， 它 允 許 用 戶 設(shè) 置 仿 真 的 開 始 和 結(jié) 束 時(shí) 間

36、， 選 擇 解法 器 ， 說 明 解 法 器 參 數(shù) 及 選 擇 一 些 輸 出 選 項(xiàng) 。II. Workspace I/O頁(yè) ， 作 用 是 管 理 模 型 從 MATLAB工 作 空 間 的 輸入 和 對(duì) 它 的 輸 出 。 III. Diagnostics頁(yè) ， 允 許 用 戶 選 擇 Simulink在 仿 真 中 顯 示 的 警告 信 息 的 等 級(jí) 。構(gòu) 建 好 一 個(gè) 系 統(tǒng) 的 模 型 之 后 ， 接 下 來 的 事 情 就 是 運(yùn) 行 模 型 ，得 出 仿 真 結(jié) 果 。 運(yùn) 行 一 個(gè) 仿 真 的 完 整 過 程 分 成 三 個(gè) 步 驟 ： 設(shè) 置仿 真 參 數(shù) ， 啟

37、動(dòng) 仿 真 和 仿 真 結(jié) 果 分 析 。 Solver設(shè) 置此 頁(yè) 可 以 進(jìn) 行 的 設(shè) 置 有 ： 選 擇 仿 真 開 始 和 結(jié) 束 的 時(shí) 間 ； 選 擇 解法 器 ， 并 設(shè) 定 它 的 參 數(shù) ； 選 擇 輸 出 項(xiàng) 。1) 仿 真 時(shí) 間 ： 注 意 這 里 的 時(shí) 間 概 念 與 真 實(shí) 的 時(shí) 間 并 不 一 樣 ， 只 是計(jì) 算 機(jī) 仿 真 中 對(duì) 時(shí) 間 的 一 種 表 示 ， 比 如 10秒 的 仿 真 時(shí) 間 ， 如 果采 樣 步 長(zhǎng) 定 為 0.1， 則 需 要 執(zhí) 行 100步 ， 若 把 步 長(zhǎng) 減 小 ， 則 采 樣點(diǎn) 數(shù) 增 加 ， 那 么 實(shí) 際 的 執(zhí)

38、 行 時(shí) 間 就 會(huì) 增 加 。 一 般 仿 真 開 始 時(shí) 間設(shè) 為 0， 而 結(jié) 束 時(shí) 間 視 不 同 的 因 素 而 選 擇 。 總 的 說 來 ， 執(zhí) 行 一 次仿 真 要 耗 費(fèi) 的 時(shí) 間 依 賴 于 很 多 因 素 ， 包 括 模 型 的 復(fù) 雜 程 度 、 解法 器 及 其 步 長(zhǎng) 的 選 擇 、 計(jì) 算 機(jī) 時(shí) 鐘 的 速 度 等 等 。2) 仿 真 步 長(zhǎng) 模 式 ： 用 戶 在 Type后 面 的 第 一 個(gè) 下 拉 選 項(xiàng) 框 中 指 定 仿真 的 步 長(zhǎng) 選 取 方 式 ， 可 供 選 擇 的 有 Variable-step（ 變 步 長(zhǎng) ） 和Fixed-step（ 固 定 步 長(zhǎng) ） 方 式 。 變 步 長(zhǎng) 模 式 可 以 在 仿 真 的 過 程 中 改 變 步 長(zhǎng) ， 提 供 誤 差 控 制 和 過 零 檢 測(cè) 。 固 定 步 長(zhǎng) 模 式 在 仿 真過 程 中 提 供 固 定 的 步 長(zhǎng) ， 不 提 供 誤 差 控 制 和 過 零 檢 測(cè) 。 用 戶 還可 以 在 第 二 個(gè) 下 拉 選 項(xiàng) 框 中 選 擇 對(duì) 應(yīng) 模 式 下 仿 真 所 采 用 的 算 法 。 PMSM位 置 伺 服 系 統(tǒng) 矢 量 控 制 仿 真 結(jié) 構(gòu) 圖6、 SIMPOWER對(duì) PMSM位 置 伺 服 系 統(tǒng) 控 制 仿 真