电机与拖动基础及MATLAB仿真教学设计
第1章 变压器 《电机与拖动基础及MATLAB仿真》课件
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1.1概述
1.1.4变压器的铭牌数据和主要系列 1．变压器的铭牌数据
额定容量SN 额定容量是变压器额定工作条件下输出能力的保证值，
指额定视在功率，单位：伏安(VA)或千伏安(kVA)或兆伏安 (MVA)。
一般容量在630kVA以下的为小型电力变压器；800~ 6300kVA的为中型电力变压器；8000~63000kVA为大型电力变 压器；90000kVA及以上的为特大型电力变压器。
按铁心结构分类，变压器有心式和壳式两种。
a）心式变压器
b）壳式变压器
图1-1 心式变压器和壳式变压器
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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1.1概述 1.1.1变压器的用途与分类
变压器 输配电用的 供特殊电源用 供测量用的 用于自动 用于通 用 途 电力变压器 的特种变压器 仪用变压器 控制系统 信系统
U U
1 2
E1 E2
U1 U2
E1 E2
N1 N2
k
（1-4）
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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1.1概述 1.1.3变压器主要结构
变压器主要有： 铁芯、绕组、油箱、
附件等组成。
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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1.1概述
1.1.3变压器主要结构
铁心
铁心是变压器的磁路部分，由铁心柱（柱上套装绕组）、 铁轭（连接铁心以形成闭合磁路）组成，为减小涡流和磁滞损 耗，提高磁路导磁性，铁心通常采用厚度为0.27mm ~0.35mm的 硅钢片涂绝缘漆交错叠成，变压器硅钢片叠法如图1-4所示。
我国生产的各种变压器系列产品有：S7、SL7、S9、 SC8等。其中SC8型为环氧树脂浇注干式变压器。
Matlab仿真在“电机与拖动基础”课程教学中的应用
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电力拖动自动控制系统Matlab仿真实验报告实验一单闭环转速反馈控制直流调速系统一．【实验目的】1. 加深对比例积分控制的无静差直流调速系统的理解；2. 研究反馈控制环节对系统的影响和作用 .二．【实验步骤和内容】1. 仿真模型的建立：打开模型编辑窗口，复制相关模块，修改模块参数，模块连接。
2. 仿真模型的运行；仿真过程的启动，仿真参数的设置 .转速负反馈闭环调速系统 :直流电动机：额定电压U N=220V，额定电流I dN =55A，额定转速n N=1000r/min电动机电动势系数C e=0.192V.min/r, 假定晶闸管整流装置输出电流可逆，装置的放大系数K s=44，滞后时间常数T s =0.00167s，电枢回路总电阻R=1.0Ω，电枢回路电磁时间常数T1 =0.00167s，电力拖动系统机电时间常数Tm=0.075s，转速反馈系数α=0.01V.min/r对应额定转速时的给定电压U n∗ =10V 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图如图 5-1 所示。
图 5-1 比例积分控制的直流调速系统的仿真框图图 5-2 开环比例控制直流调速系统仿真模型图图 5-3 开环空载启动转速曲线图图 5-4 开环空载启动电流曲线图图 5-5 闭环比例控制直流调速系统仿真模型图在比例控制直流调速系统中，分别设置闭环系统开环放大系数 k=0.56 , 2.5, 30 ，观察转速曲线图，随着 K 值的增加，稳态速降减小，但当 K 值大于临界值时，系统将发生震荡并失去稳定，所以 K 值的设定要小于临界值。
当电机空载启动稳定运行后，加负载时转速下降到另一状态下运行，电流上升也随之上升。
图 5-6 k=0.56 转速曲线图图 5-7 k=0.56 电流曲线图图 5-8 k= 2.5 转速曲线图图 5-9 k= 30 转速曲线图图 5-10 闭环比例积分控制直流调速系统仿真模型图图 5-11 PI 控制转速 n 曲线图图 5-12 PI 控制电流曲线图在闭环比例积分（ PI ）控制下，可以实现对系统无静差调节，即, 提高了系统的稳定性。
《电力拖动与控制系统》课程设计-异步电机矢量控制Matlab仿真实验
异步电机矢量控制Matlab仿真实验1 异步电机动态模型推导1.1 异步电机动态数学模型的性质电磁耦合是机电能量转换的必要条件，电流与磁通的乘积产生转矩，转速与磁通的乘积得到感应电动势。
无论是直流电动机，还是交流电动机均如此。
交、直流电动机结构和工作原理的不同，至使表达式差异很大。
异步电动机的动态数学模型是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统。
(1)变压变频调速时需要进行电压（或电流）和频率的协调控制，有电压（或电流）和频率两种独立的输入变量。
在输出变量中，除转速外，磁通也是一个输出变量。
因此异步电机是一个多变量（多输入多输出）系统。
(2)异步电动机无法单独对磁通进行控制，电流乘磁通产生转矩，转速乘磁通产生感应电动势，在数学模型中含有两个变量的乘积项。
因此即使不考虑磁路不饱和等因素，数学模型也是非线性的。
(3)三相异步电动机三相绕组存在交叉耦合，每个绕组都有各自的电磁惯性，再考虑运动系统的机电惯性，转速与转角的积分关系等，动态模型是一个高阶系统。
1.2 异步电动机的三相数学模型1.2.1 异步电机三相数学模型的前提假设在研究异步电机数学模型时，作如下的假设(1)忽略空间谐波，三相绕组对称，产生的磁动势沿气隙按正弦规律分布。
(2)忽略磁路饱和，各绕组的自感和互感都是恒定的。
(3)忽略铁心损耗。
(4)不考虑频率变化和温度变化对绕组电阻的影响。
无论异步电动机转子是绕线型还是笼型的，都可以等效成三相绕线转子，并折算到定子侧，折算后的定子和转子绕组匝数相等。
异步电动机三相绕组可以是Y连接，也可以是Δ连接。
若三相绕组为Δ连接，可先用Δ—Y变换，等效为Y 连接。
然后，按Y连接进行分析和设计。
三相异步电机的物理模型如下图1所示，定子三相绕组轴线A、B、C在空间是固定的，转子绕组轴线a、b、c随转子以角转速w旋转。
图1 三相异步电动机的物理模型1.2.2 异步电机的三相动态模型的数学表达式异步电动机的动态模型由磁链方程、电压方程、转矩方程和运动方程组成。
基于matlab的电拖课程设计
基于matlab的电拖课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解MATLAB软件在电拖课程中的应用，掌握基本操作方法；2. 学生能运用MATLAB软件进行电拖系统的仿真分析，理解电机工作原理及特性；3. 学生能通过MATLAB软件对电拖系统进行数学建模，掌握相关理论知识。
技能目标：1. 学生能够运用MATLAB软件进行电拖系统的电路设计与分析；2. 学生能够通过MATLAB软件编写程序，实现电拖系统性能参数的优化；3. 学生能够运用所学知识解决实际电拖系统运行中遇到的问题，提高实践操作能力。
情感态度价值观目标：1. 学生通过本课程的学习，培养对电机及电拖领域的兴趣，激发学习热情；2. 学生在课程实践过程中，培养团队协作精神，提高沟通与交流能力；3. 学生能够认识到电拖技术在工业生产中的应用价值，树立正确的工程观念。
课程性质：本课程为实践性较强的课程，侧重于学生动手能力和实际操作技能的培养。
学生特点：学生具备一定的电机原理和电路基础知识，但MATLAB软件应用能力较弱。
教学要求：结合学生特点，注重理论与实践相结合，引导学生通过实践探索，提高MATLAB软件在电拖领域的应用能力。
在教学过程中，注重培养学生的自主学习能力和团队合作精神。
通过课程学习，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题中，提高解决实际问题的能力。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. MATLAB软件基础操作：介绍MATLAB软件的基本功能、操作界面及常用命令，使学生熟悉并掌握软件的基本使用方法。
2. 电拖系统原理：讲解电机原理、电拖系统构成及工作原理，分析电机性能参数，为后续建模与仿真打下基础。
3. 电拖系统数学建模：基于课本内容，引导学生运用MATLAB软件进行电拖系统的数学建模，包括电路模型、电机模型等。
4. 电拖系统仿真分析：教授学生如何运用MATLAB软件进行电拖系统的仿真分析，包括电路仿真、电机仿真等，掌握仿真方法及技巧。
34125《电机与拖动基础及MATLAB仿真》陈亚爱（程序代码）书中仿真实例Matlab程序代码
【仿真实例0-1】解：用M语言编写计算励磁电流程序如下：%磁路计算求解励磁电流问题clc%清除主程序窗口clear%清除变量空间的变量A=0.8*1e-3;%已知铁心截面积m2，1e-3表示10-3kFe=0.94;%已知铁心叠片系数Ph=1*1e-3;%需产生的磁通量Wbu0=4*pi*1e-7;%已知空气磁导率H/m，1e-7表示10-7 l1=0.08;l2=0.1;l3=0.034;l4=0.04;l5=0.1;%已知各段磁路长度mN=2000;%已知励磁绕组匝数d=0.006;%已知气隙长度mAk=kFe*A;%计算净截面积m2B=Ph/Ak;%计算铁心磁通密度uFe=1900*u0;%计算铁心磁导率Hc=B/uFe;%计算铁心磁场强度Fc=Hc*(l1+l2+l3+l4+l5);%计算铁心的磁压降Ha=Ph/u0/A;%计算气隙磁场强度Fa=Ha*d;%计算气隙的磁压降F=Fc+Fa;%计算总磁压降i=F/N;%计算励磁电流s=num2str(i);%将数字转换成字符串s1='励磁电流为：';%定义字符串s=strcat(s1,s,'A');%合并字符串disp(s);%显示计算结果程序运行结果为：励磁电流为：3.0827A【仿真实例0-2】解：计算电感系数的公式为L= μ0μr AN2/l，用M语言编写计算电感系数和绘制电感系数与相对磁导率之间关系曲线程序如下：%求解电感系数和绘制L=f（μr）曲线问题clc%清除主程序窗口clear%清除变量空间的变量u0=pi*4e-7;%已知空气磁导率H/m，1e-7表示10-7 N=400;l=0.3;d=0.005;A=8e-4;A0=8e-4;%已知匝数、铁心长度、气隙、截面积R0=d/(u0*A0);%求气隙磁阻for n=1:80;%for循环语句ur(n)=100+(10000-100)*(n-1)/100;%求相对磁导率Rm(n)=l/(ur(n)*u0*A);%求铁心磁阻R=R0+Rm(n);%求计算总磁阻L(n)=N^2/R;%求电感系数end%for循环语句的结束plot(ur,L)%绘制L=f（μr）曲线title('{\itL=f}（{\it\mu}_r）关系曲线')%标题'L=f（μr）关系曲线'xlabel('铁心相对磁导率{\it\mu}_r')%设置x坐标标签“铁心相对磁导率μr”ylabel('电感系数{\itL}[H]')%设置y坐标标签“电感系数L[H]”【仿真实例0-3】解：用M语言编写拟合磁化曲线的MATLAB程序如下：%拟合与绘制磁化曲线问题clcclearHdata=[1.38,1.40,1.42,1.44,1.46,1.48,1.50,1.52,1.54,1.56,...1.58,1.60,1.62,1.64,1.66,1.69,1.71,1.74,1.76,1.78,...1.81,1.84,1.86,1.89,1.91,1.94,1.97,2.00,2.03,2.06,...2.10,2.13,2.16,2.20,2.24,2.28,2.32,2.36,2.40,2.45,...2.50,2.55,2.60,2.65,2.70,2.76,2.81,2.87,2.93,2.99,...3.06,3.13,3.19,3.26,3.33,3.41,3.49,3.57,3.65,3.74,...3.83,3.92,4.01,4.11,4.22,4.33,4.44,4.56,4.67,4.80,...4.93,5.07,5.21,5.36,5.52,5.68,5.84,6.00,6.16,6.33,...6.52,6.72,6.94,7.16,7.38,7.62,7.86,8.10,8.36,8.62,...8.90,9.20,9.50,9.80,10.1,10.5,10.9,11.3,11.7,12.1,...12.6,13.1,13.6,14.2,14.8,15.5,16.3,17.1,18.1,19.1,...20.1,21.2,22.4,23.7,25.0,26.7,28.5,30.4,32.6,35.1,...37.8,40.7,43.7,46.8,50.0,53.4,56.8,60.4,64.0,67.8];%磁场强度数据Bdata=0.40:0.01:1.69;%磁感应强度数据len=length(Hdata);%计算数组长度Hmax=Hdata(len);%提取数组最大值a=polyfit(Hdata,Bdata,13);%计算多项式拟合系数a for n=1:151%提取拟合数据Hfit(n)=Hmax*(n-1)/150;Bfit(n)=a(1)*Hfit(n)^13+a(2)*Hfit(n)^12+a(3)*Hfit(n)^11+...a(4)*Hfit(n)^10+a(5)*Hfit(n)^9+a(6)*Hfit(n)^8+a(7)*Hfit(n)^7+...a(8)*Hfit(n)^6+a(9)*Hfit(n)^5+a(10)*Hfit(n)^4+a(11)*Hfit(n)^3+...a(12)*Hfit(n)^2+a(13)*Hfit(n)+a(14);endplot(Hdata,Bdata,'*')%对原数据描点绘图hold on%保持当前坐标轴和图形plot(Hfit,Bfit)%绘制多项式拟合曲线hold on%保持当前坐标轴和图形title('磁化曲线')%标题'磁化曲线'xlabel('{\itH}[A/cm]')%x坐标标签“H[A/cm]”ylabel('{\itB}[T]')%y坐标标签“B[T]”【仿真实例0-4】解：用M语言编写绘制磁化曲线的MATLAB程序如下：%绘制磁化曲线问题clcclearHdata=[43,49,55,61,67,72.5,78,84,90,100,110,...123,137,155,173,192,210,240,300,395,...520,643,800,920,1100,1300,1800];%磁场强度H值Bdata=0.2:0.05:1.50;%磁感应强度B值ydata=0:0.001:1.6;%y坐标0~1.6xdata=interp1(Bdata,Hdata,ydata,'spline');%采用样条插值的方法分析数据plot(Hdata,Bdata,'*');%用'*'描点绘制磁化曲线hold on%保持当前坐标轴和图形plot(xdata,ydata);%绘制x，y坐标hold on%保持当前坐标轴和图形title('磁化曲线')%标题'磁化曲线'xlabel('{\itH}(A/m)')%x坐标标签'H(A/m)'ylabel('{\itB}(T)')%y坐标标签'B(T)'ylim([0,1.80])%y坐标标注0~1.8【仿真实例0-5】解：用M语言编写绘制磁滞回线的MATLAB程序如下：%绘制磁滞回线问题clcclearBdata=[0,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,0.95,0.9,0.8,...0.7,0.6,0.4,0.2,0,-0.2,-0.4,-0.6,-0.7,-0.8,...-0.9,-1.0,-0.95,-0.9,-0.8,-0.7,-0.6,-0.4,-0.2,0];%磁感应强度基本数据Hdata=[48,52,58,73,85,103,135,193,80,42,2,-18,...-29,-40,-45,-48,-52,-58,-73,-85,-103,-135,...-193,-80,-42,-2,18,29,40,45,48];%磁场强度基本数据plot(Hdata,Bdata)%绘制磁滞回线hold on%保持当前坐标轴和图形title('磁滞回线')%标题'磁滞回线'plot([-250,250],[0,0],'r-')%绘制红色x轴坐标线hold on%保持当前坐标轴和图形plot([0,0],[-1.5,1.5],'r-')%绘制红色y轴坐标线xlabel('{\itH}(A/m)')%x坐标标签'H(A/m)'ylabel('{\itB}(T)')%y坐标标签'B(T)'grid on%显示网格【仿真实例0-6】解：用M语言编写绘制基于【仿真实例0-5】磁滞回线的平均曲线的MATLAB程序如下：%绘制磁滞回线的平均曲线问题clcclearBdata=[-1.0,-0.95,-0.9,-0.8,-0.7,-0.6,-0.4,-0.2,...0,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,0.95,0.9,0.8,...0.7,0.6,0.4,0.2,0,-0.2,-0.4,-0.6,-0.7,-0.8,-0.9,-1.0];%磁感应强度基本数据Hdata=[-193,-80,-42,-2,18,29,40,45,48,52,58,73,85,...103,135,193,80,42,2,-18,-29,-40,-45,...-48,-52,-58,-73,-85,-103,-135,-193];%磁场强度基本数据plot(Hdata,Bdata,'linewidth',1.5)%绘制磁滞回线hold on%保持当前坐标轴和图形Bdata1=[-1.0,-0.95,-0.9,-0.8,-0.7,-0.6,-0.4,-0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0];Hdata1=[-193,-80,-42,-2,18,29,40,45,48,52,58,73,85,103,135,193];Bdata2=[-1.0,-0.9,-0.8,-0.7,-0.6,-0.4,-0.2,0,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,0.9,0.95,1.0];Hdata2=[-193,-135,-103,-85,-73,-58,-52,-48,-45,-40,-29,-18,2,42,80,193];%将数据分两组If=-1.0:.05:1.0;%重新设置磁感应强度参数Ean1=spline(Bdata1,Hdata1,If);Ean2=spline(Bdata2,Hdata2,If);%根据两组数据求If对应的样条差值plot((Ean1+Ean2)/2,If,':','linewidth',1.5)%绘制平均值曲线hold on%保持当前坐标轴和图形title('磁滞回线的平均曲线')%标题'磁滞回线的平均曲线'plot([-250,250],[0,0],'r-')%绘制红色x轴坐标线hold on%保持当前坐标轴和图形plot([0,0],[-1.5,1.5],'r-')%绘制红色y轴坐标线xlabel('{\itH}(A/m)')%x坐标标签'H(A/m)'ylabel('{\itB}(T)')%y坐标标签'B(T)'grid on%显示网格【仿真实例1-1】解：用M语言编写绘制基本磁化曲线和磁路未饱和的磁化电流曲线的MATLAB程序如下：clcclearBdata=[0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1,1.1,...%磁通密度基本数据1.2,1.3,1.34,1.38,1.41,1.43,1.45,1.47,...1.48,1.49,1.495,1.5,1.55,1.6];Hdata=[5,10,20,25,40,50,60,70,90,110,150,...%磁场强度基本数据200,300,400,500,600,700,800,900,...1000,1100,1200,1700,5000,10000];B=[-Bdata,0,Bdata];%将磁通密度数据扩展为正负值H=[-Hdata,0,Hdata];%将磁场强度数据扩展为正负值B=sort(B);%对磁通密度数据进行排序H=sort(H);%对磁场强度数据进行排序subplot(2,2,1);%将窗口划分2行2列使用第1子窗口Bx=0:0.01:2*pi;%正弦函数自变量从0~2π，间隔0.01 Bsin=1.1*sin(Bx);%计算正弦磁通密度值，幅值为1.1 plot(Bx,Bsin);%绘制磁通密度正弦曲线grid on;%显示网格线xlim([0,2*pi]);%限定横坐标范围为0~2πxlabel('角度{\it\omegat}/rad');%在横坐标上标注'角度ωt/rad'ylabel('磁通密度{\itB}(T)');%在纵坐标上标注'磁通密度B(T)'subplot(2,2,2);%将窗口划分2行2列使用第2子窗口hold on%保持图形plot(H,B,'ro');%用红色'o'绘制原始数据点grid on;%显示网格线xlabel('磁场强度{\itH}/(A/m)');%在横坐标上标注'磁场强度H/(A/m)' ylabel('磁通密度{\itB}(T)');%在纵坐标上标注'磁通密度B(T)'mymodel=fittype('a*sinh(b*x)');%选择sinh为拟合模型opts=fitoptions(mymodel);%初始化设置set(opts,'Robust','LAR','Normalize','Off');%设置使用线性最小二乘法拟合Fit=fit(B',H',mymodel,opts);%拟合bt=B;%拟合曲线临时磁通密度数据ht=Fit.a.*sinh(Fit.b.*bt);%拟合曲线临时磁场强度数据plot(ht,bt);%在原始数据窗口绘制拟合曲线subplot(2,2,4);%将窗口划分2行2列使用第4子窗口hold on;%保持图形MX=1.6;%磁通密度最大值BI1=sin((-MX:0.01:MX)./MX.*pi).*MX;%磁通正弦变化HI1=Fit.a.*Fit.b.*BI1;%拟合曲线映射后的磁场强度XI1=1:length(BI1);%初始化x轴刻度XI1=XI1/length(BI1)*2*pi;%折算到0~2πplot(XI1,HI1);%绘制磁化电流曲线grid on;%显示网格线xlim([0,2*pi]);%限定横坐标显示范围xlabel('角度{\it\omegat}/rad');%在横坐标上标注'角度ωt/rad'ylabel('磁化电流{\itI}/安匝');%在纵坐标上标注'磁化电流I/安匝'【仿真实例1-2】解：用M语言编写绘制基本磁化曲线和磁路未饱和的磁化电流曲线的MATLAB程序如下：clcclearBdata=[0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6,0.7,0.8,0.9,1,1.1,...%磁通密度基本数据1.2,1.3,1.34,1.38,1.41,1.43,1.45,1.47,...1.48,1.49,1.495,1.5,1.55,1.6];Hdata=[5,10,20,25,40,50,60,70,90,110,150,...%磁场强度基本数据200,300,400,500,600,700,800,900,...1000,1100,1200,1700,5000,10000];B=[-Bdata,0,Bdata];%将磁通密度数据扩展为正负值H=[-Hdata,0,Hdata];%将磁场强度数据扩展为正负值B=sort(B);%对磁通密度数据进行排序H=sort(H);%对磁场强度数据进行排序subplot(2,2,1);%将窗口划分2行2列使用第1子窗口Bx=0:0.01:2*pi;%正弦函数自变量从0~2π，间隔0.01 Bsin=1.5*sin(Bx);%计算正弦磁通密度值，幅值为1.5 plot(Bx,Bsin);%绘制磁通密度正弦曲线grid on;%显示网格线xlim([0,2*pi]);%限定横坐标范围为0~2πxlabel('角度{\it\omegat}/rad');%在横坐标上标注'角度ωt/rad'ylabel('磁通密度{\itB}(T)');%在纵坐标上标注'磁通密度B(T)'subplot(2,2,2);%将窗口划分2行2列使用第2子窗口hold on%保持图形plot(H,B,'ro');%用红色'o'绘制原始数据点grid on;%显示网格线xlabel('磁场强度{\itH}/(A/m)');%在横坐标上标注'磁场强度H/(A/m)' ylabel('磁通密度{\itB}(T)');%在纵坐标上标注'磁通密度B(T)' mymodel=fittype('a*sinh(b*x)');%选择sinh为拟合模型opts=fitoptions(mymodel);%初始化设置set(opts,'Robust','LAR','Normalize','Off');%设置使用线性最小二乘法拟合Fit=fit(B',H',mymodel,opts);%拟合bt=B;%拟合曲线临时磁通密度数据ht=Fit.a.*sinh(Fit.b.*bt);%拟合曲线临时磁场强度数据plot(ht,bt);%在原始数据窗口绘制拟合曲线subplot(2,2,4);%将窗口划分2行2列使用第4子窗口hold on;%保持图形MX=1.6;%磁通密度最大值BI1=sin((-MX:0.01:MX)./MX.*pi).*MX;%磁通正弦变化HI1=Fit.a.*sinh(Fit.b.*BI1);%拟合曲线映射后的磁场强度XI1=1:length(BI1);%初始化x轴刻度XI1=XI1/length(BI1)*2*pi;%折算到0~2πplot(XI1,HI1);%绘制磁化电流曲线grid on;%显示网格线xlim([0,2*pi]);%限定横坐标显示范围xlabel('角度{\it\omegat}/rad');%在横坐标上标注'角度ωt/rad'ylabel('磁化电流{\itI}/安匝');%在纵坐标上标注'磁化电流I/安匝'【仿真实例1-3】解：用M语言编写绘制磁滞回线的MATLAB程序如下：clcclearBdata=[0,0.2,0.4,0.6,0.7,0.8,0.9,1.0,0.95,0.9,0.8,...0.7,0.6,0.4,0.2,0,-0.2,-0.4,-0.6,-0.7,-0.8,...-0.9,-1.0,-0.95,-0.9,-0.8,-0.7,-0.6,-0.4,-0.2,0];%输入磁感应强度基本数据Hdata=[0.24,0.26,0.29,0.365,0.425,0.515,0.675,...0.965,0.4,0.21,0.01,-0.09,-0.145,-0.2,...-0.225,-0.24,-0.26,-0.29,-0.365,-0.425,...-0.515,-0.675,-0.965,-0.4,-0.21,-0.01,...0.09,0.145,0.2,0.225,0.24];%输入磁场强度基本数据MX=1.39;%磁通密度最大值H=Hdata;B=Bdata;%磁滞回线数据H=H.*10;B=B.*MX;%调整B和H的显示比例subplot(2,2,1);%将窗口划分2行2列使用第1子窗口Bx=-pi/2:0.01:3*pi/2;%磁通密度数据范围-π/2~3π/2Bsin=1.5*sin(Bx);%计算正弦值扩大1.5倍以适应磁滞回线plot(Bx,Bsin);%绘制磁通密度正弦曲线hold on;%保持图形plot([-pi/23*pi/2],[00],'r-')%用红色实线绘制磁密曲线的x坐标轴plot([00],[-22],'r-')%用红色实线绘制磁密曲线的y坐标轴grid on;%显示网格线xlim([-pi/2,3*pi/2]);%限定横坐标显示范围-π/2~3π/2 xlabel('角度{\it\omegat}/rad');%在横坐标上标注'ωt'ylabel('磁通密度{\itB}/(T)');%在纵坐标上标注'磁通密度B/(T)' subplot(2,2,2);%将窗口划分2行2列使用第2子窗口hold on;%保持图形plot(H,B,'ro');%用红色'o'绘制磁滞回线B1=B(1:8);H1=H(1:8);%第1象限数据B>0数据B2=B(8:15);H2=H(8:15);%第2象限数据B>0数据B3=B(16:23);H3=H(16:23);%第3象限数据B>0数据B4=B(23:30);H4=H(23:30);%第4象限数据B>0数据BB1=[B4,B1];HH1=[H4,H1];%磁滞回线的下分支XI1=-10:0.1:10;%设置横坐标值YI1=interp1(HH1,BB1,XI1,'spline');%用3次样条插值计算plot(XI1,YI1);%绘制插值后磁滞回线下分支BB2=[B2,B3];HH2=[H2,H3];%磁滞回线的上分支XI2=-10:0.1:10;%设置横坐标值YI2=interp1(HH2,BB2,XI2,'spline');%用3次样条插值计算plot(XI2,YI2);%绘制插值后磁滞回线上分支grid on;%显示网格线xlabel('磁场强度{\itH}/(A/m)');%在横坐标上标注'磁场强度H/(A/m)' ylabel('磁通密度{\itB}/(T)');%在纵坐标上标注'磁通密度B/(T)'xlim([-1515])%设置横坐标范围subplot(2,2,4);%将窗口划分2行2列使用第4子窗口XI1=sin((0:0.01:MX)./MX.*pi./2).*MX;%磁通密度正弦变化（0~π/2）YI1=interp1(B1,H1,XI1,'spline');%用3次样条插值计算lengthX=length(XI1)-1;%计算先前波形的横坐标长度X1=(0:lengthX);%设置横坐标范围（0~π/2）X1=X1/lengthX*pi./2;plot(X1,YI1);%绘制0~π/2上的曲线hold on;%保持图形XI2=sin((MX:0.01:2*MX)./MX.*pi./2).*MX;%磁通密度正弦变化（π/2~π）YI2=interp1(B(8:16),H(8:16),XI2,'spline');%用3次样条插值计算lengthX=length(XI2)-1;%计算先前波形的横坐标长度X2=(lengthX:2*lengthX);%设置横坐标范围（π/2~π）X2=X2/lengthX*pi./2;plot(X2,YI2);%绘制π/2~π上的曲线XI3=sin((MX:0.01:1.5*MX)./MX.*pi).*MX;%磁通密度正弦变化（π~3π/2）YI3=interp1(B3,H3,XI3,'spline');%用3次样条插值计算lengthX=length(XI3)-1;%计算先前波形的横坐标长度X3=(2*lengthX:3*lengthX);%设置横坐标范围（π~3π/2）X3=X3/lengthX*pi./2;plot(X3,YI3);%绘制π~3π/2上的曲线XI4=sin((1.5*MX:0.01:2*MX)./MX.*pi).*MX;%磁通密度正弦变化（3π/2~2π）YI4=interp1(B4,H4,XI4,'spline');%用3次样条插值计算lengthX=length(XI4)-1;%计算先前波形的横坐标长度X4=(3*lengthX:4*lengthX);%设置横坐标范围（3π/2~2π）X4=X4/lengthX*pi./2;plot(X4,YI4);%绘制3π/2~2π上的曲线grid on;%显示网格线plot([0,2*pi],[00],'r-')%用红色实线绘制磁化电流曲线的x坐标轴xlim([0,2*pi]);%限定横坐标显示范围0~2πxlabel('角度{\it\omegat}/rad');%在横坐标上标注'ωt'ylabel('磁化电流{\itI}/安匝');%在纵坐标上标注'磁化电流I/安匝'【仿真实例2-1】解：用M语言编写绘制【例2-1】功角特性曲线的MATLAB程序如下：clcclearU1=6000/sqrt(3);%定子相电压I1=57.8;%定子相电流xd=64.2;%直轴电抗xq=40.8;%交轴电抗cosfain=0.8;%cosϕN=0.8fain=acos(cosfain);%求ϕNsinfain=sin(fain);%求sinϕNpsi=atan((U1*sinfain+xq)/(U1*cosfain));%求内功率因数角ψId=I1*sin(psi)*exp(1i*pi/2-psi);%计算直轴电流分量Iq=I1*cos(psi)*exp(-psi);%计算交轴电流分量E0=abs(U1*exp(-1i*fain)-1i*Id*xd-1i*Iq*xq);%计算励磁电动势th=0:0.01:pi;%x坐标轴0~π变化x=th./pi.*180;%换算成角度Pem1=3*U1*E0/xd.*sin(th);%求基本电磁功率Pem2=1.5*U1^2*(1/xq-1/xd).*sin(2.*th);%求附加电磁功率Pem=Pem1+Pem2;%凸极电磁功率hold on;%保持当前坐标轴和图形plot(x,Pem1,'b-',x,Pem2,'b-',x,Pem,'b-')%绘制各功角特性plot([0180],[00],'r-')%用红色实现绘制x坐标轴plot([9090],[-2e510e5],'r--')%用红色虚线绘制90°对应值text(50,9e5,'Pem')%在相应位置标注“Pem”text(130,7e5,'Pem1')%在相应位置标注“Pem1”text(70,1.5e5,'Pem2')%在相应位置标注“Pem2”xlabel('Angle[°]');%横坐标标注“Angle[°]”ylabel('Power[kW]');%纵坐标标注“Power[kW]”title('三相凸极同步电动机功角特性');%标题“三相凸极同步电动机功角特性”【仿真实例2-2】解：用M语言编写绘制【例2-2】矩角特性曲线的MATLAB程序如下：clcclearU1=3464;%定子相电压E0=6378;%励磁电动势xc=64;%同步电抗n1=1000;%同步转速th=0:.01:pi;%x坐标轴0~π变化x=th./pi.*180;%换算成角度T=90*U1*E0/(xc*pi*n1).*sin(th);%求电磁转矩plot(x,T)%绘制矩角特性xlabel('Angle[°]');%横坐标标注“Angle[°]”ylabel('Torque[N\cdotm]');%纵坐标标注“Torque[N ·m]”title('三相隐极同步电动机矩角特性');%标题“三相隐极同步电动机矩角特性”【仿真实例3-1】解：根据例题3-1的解得该电动机固有机械特性方程为1230123061972.ss ..s s s s T T mm m +=+=编制绘制该电动机固有机械特性的M 文件程序如下：clc clear n1=1500;%输入同步转速s=0:0.005:1;%转差率变化范围0~1，间隔0.005T=197.6./(0.123./s+s./0.123);%计算电磁转矩Subplot(1,2,1)%按照1行2列绘制子图1plot(s,T,'k-');%绘制机械特性xlabel('转差率{\its}');%横坐标标注“转差率s ”ylabel('电磁转矩{\itT}/(N\cdotm)');%纵坐标标注“电磁转矩T /(N·m)”title('异步电动机固有机械特性{\itT}={\itf}({\its})')%标注标题“T =f (s )”n=n1.*(1-s);%计算转速Subplot(1,2,2)%按照1行2列绘制子图2plot(T,n,'k-');%绘制机械特性xlabel('电磁转矩{\itT}/(N\cdotm)');%横坐标标注“电磁转矩T /(N·m)”ylabel('转速{\itn}/(rpm)');%纵坐标标注“转速n /(rpm)”title('异步电动机固有机械特性{\itn}={\itf}({\itT})')%标注标题“n =f (T )”hold on;%保持当前坐标轴和图形【仿真实例3-2】解：用M 语言编写绘制【例3-2】人为机械特性曲线的MATLAB 程序如下：clc clear m1=3;%异步电动机相数U1=220;%定子相电压n1=1000;%输入同步转速p=2;%极对数f1=50;%电源频率r1=2.08;%定子绕组电阻r2=1.53;%转子绕组电阻折算值w1=2*pi*f1/p;%计算同步角速度，单位：rad/sx1=3.12;%定子漏电抗x2=4.25;%转子漏电抗折算值s=0:0.005:1;%设定转差率变化范围：0~1，间隔0.005n=n1.*(1-s);%计算转速T=(m1*p*U1^2*r2)./s./(w1.*((r1+r2./s).^2+(x1+x2)^2));%计算电磁转矩subplot(2,2,1)%按2行2列绘制子图plot(s,T,'k');%绘制固有机械特性曲线xlabel('转差率{\its}');%横坐标标注“转差率s”ylabel('电磁转矩{\itT}/(N\cdotm)');%纵坐标标注“电磁转矩T/(N·m)”str_x=0.25;%标注字符的横坐标text(str_x,max(T),strcat('U1=',num2str(int16(U1)),'V'),'FontSize',9,'Color','black'); %标注固有机械特性曲线的电压值title('降低定子电压的人为机械特性')%标题“降低定子电压的人为机械特性”hold on;%保持当前坐标轴和图形subplot(2,2,2)%按2行2列绘制子图2plot(T,n,'k');%绘制固有机械特性曲线hold on;xlabel('电磁转矩{\itT}/(N\cdotm)');%横坐标标注“电磁转矩T/(N·m)”ylabel('转速{\itn}/(rpm)');%纵坐标标注“转速n/(rpm)”text(max(T)-20,500,strcat('U1=',num2str(int16(U1)),'V'),'FontSize',9,'Color','black'); %标注固有机械特性曲线的电压值title('降低定子电压的人为机械特性')%标题“降低定子电压的人为机械特性”str_y=500;%设定字符串的纵坐标初值for coef=0.75:-0.25:0.25;%设定降低定子电压的范围U1p=U1*coef;%降低定子电压T1=(m1*p*U1p^2*r2)./s./(w1.*((r1+r2./s).^2+(x1+x2)^2));%计算电磁转矩subplot(2,2,1)%按2行2列绘制子图1plot(s,T1,'k-');%绘制降低定子电压人为机械特性str=strcat('U1=',num2str(int16(U1p)),'V');%创建标注字符串text(str_x,max(T1)+5,str,'FontSize',9,'Color','black');%标记各曲线的电压值subplot(2,2,2)%按2行2列绘制子图2plot(T1,n,'k-');%绘制降低定子电压人为机械特性str=strcat('U1=',num2str(int16(U1p)),'V');%创建标注字符串str_y=str_y+100;%修改字符串的纵坐标值text(max(T1)-5,str_y,str,'FontSize',9,'Color','black');%标记各曲线的电压值endsubplot(2,2,3)%按2行2列绘制子图3plot(s,T,'k-');%绘制固有机械特性曲线xlabel('转差率{\its}');%横坐标标注“转差率s”ylabel('电磁转矩{\itT}/(N\cdotm)');%纵坐标标注“电磁转矩T/(N·m)”str_x=0.75;%标注字符的横坐标text(str_x,max(T)-45,strcat('r2=',num2str(r2),'\Omega'),'FontSize',9,'Color','black'); %标注固有机械特性曲线的电阻值title('改变转子电阻的人为机械特性')%标题“改变转子电阻的人为机械特性”hold on;%保持当前坐标轴和图形subplot(2,2,4)%按2行2列绘制子图4plot(T,n,'k-');%绘制固有机械特性曲线hold on;xlabel('电磁转矩{\itT}/(N\cdotm)');%横坐标标注“电磁转矩T/(N·m)”ylabel('转速{\itn}/(rpm)');%纵坐标标注“转速n/(rpm)”text(50,400,strcat('r2=',num2str(r2),'\Omega'),'FontSize',9,'Color','black');%标注固有机械特性曲线的电阻值title('改变转子电阻的人为机械特性')%标题“改变转子电阻的人为机械特性”r2p=r2;%设定改变的转子电阻的初值str_y1=400;%设定字符串的纵坐标初值for coef=1:4;%设定改变转子电阻的范围r2p=r2p+0.75;%改变转子电阻T1=(m1*p*U1^2*r2p)./s./(w1.*((r1+r2p./s).^2+(x1+x2)^2));%计算电磁转矩subplot(2,2,3)%按2行2列绘制子图3plot(s,T1,'k-');%绘制改变转子电阻人为机械特性str=strcat('r2=',num2str(r2p),'\Omega');%创建标注字符串str_y=T1(length(T1))-5;%标注字符串的纵坐标值text(str_x,str_y+11,str,'FontSize',9,'Color','black');%标记各曲线的电阻值subplot(2,2,4)%按2行2列绘制子图4plot(T1,n,'k-');%绘制改变转子电阻人为机械特性str=strcat('r2=',num2str(r2p),'\Omega');%创建标注字符串str_y1=str_y1-90;%修改字符串的纵坐标值text(50+coef*8,str_y1,str,'FontSize',9,'Color','black');%标记各曲线的电阻值end【仿真实例4-1】解：用M语言编写绘制直流发电机空载特性曲线的MATLAB程序如下：%绘制直流发电机空载特性曲线问题clcclearIfdata1=[0.0,0.5,0.7,0.8,1.0,1.2,1.5];Ifdata2=[0.0,0.5,0.7,0.8,1.0,1.2,1.5];%励磁电流I f值U0data1=[2,75,93.5,99,106,111.5,117];U0data2=[18,83.6,97.5,102.5,109.5,114,117];%空载电压U0值xdata=0:.1:1.5;%y坐标0~120ydata1=interp1(Ifdata1,U0data1,xdata,'spline');ydata2=interp1(Ifdata2,U0data2,xdata,'spline');%采用样条插值的方法分析数据plot(Ifdata1,U0data1,'*')%用'*'描点绘制空载特性hold on;%保持当前坐标轴和图形plot(Ifdata2,U0data2,'*')%绘制I f,U0坐标hold on;plot(xdata,ydata1);%绘制x,y坐标hold on;%保持当前坐标轴和图形plot(xdata,ydata2);%绘制x,y坐标hold on;%保持当前坐标轴和图形title('直流发电机空载特性')%标题'直流发电机空载特性' xlabel('{\itI}_f(A)')%x坐标标签'I f(A)'ylabel('{\itU}_0(V)')%y坐标标签'U0(V)'axis([0,2,0,120])【仿真实例4-2】解：用M语言编写绘制他励直流发电机外特性曲线的MATLAB程序如下：%绘制他励直流发电机外特性曲线问题clcclearIdata=[0,4.3,7,8.8,13,15,17];%负载电流I值Udata=[118,116,114,112.5,110,108.5,107];%负载电压U值xdata=0:1:17;%x坐标0~17ydata=interp1(Idata,Udata,xdata,'spline');%采用样条插值的方法分析数据plot(Idata,Udata,'*');%用'*'描点绘制外特性hold on%保持当前坐标轴和图形plot(xdata,ydata);%绘制x,y坐标hold on%保持当前坐标轴和图形title('他励直流发电机外特性')%标题'他励直流发电机外特性' xlabel('{\itI}(A)')%x坐标标签'I(A)'ylabel('{\itU}(V)')%y坐标标签'U(V)'axis([0,20,0,150])%设置轴线数据范围【仿真实例4-3】解：用M语言编写绘制并励直流发电机外特性曲线的MATLAB程序如下：%绘制并励直流发电机外特性曲线问题clcclearnN=1500;IfN=1.4;Rf=75;Ra=2.3;%输入发电机基本数据Ifdata=[0,0.5,0.7,0.8,1.0,1.2,1.5];%输入励磁电流U0data=[5,75,95,100,108,110,117];%输入空载电压If=0:0.01:12;%重新设置励磁参数P=polyfit(Ifdata,U0data,3);U0=polyval(P,If);%空载特性曲线拟合U=If*Rf;%计算电枢端电压Ia=(U0-U)/Ra;%计算电枢电流I=Ia-If;%计算负载电流plot(I,U)%绘制并励直流发电机外特性hold on%保持当前坐标轴和图形title('并励直流发电机外特性')%标题'并励直流发电机外特性'axis([0,20,0,120])%设置轴线数据范围xlabel('{\itI}(A)')%x坐标标签'I(A)'ylabel('{\itU}(V)')%y坐标标签'U(V)'【仿真实例4-4】解：用M语言编写仿真并励直流发电机自励过程和求稳态电压的MATLAB程序如下：%仿真并励直流发电机自励过程和求稳态电压问题%sh_ge_se_ex_ode函数的M文件function dydt=sh_ge_se_ex_ode(~,iff)%定义该M—函数为sh_ge_se_ex_ode，即%shunt_generator_self_excited_odeglobal a1a2a3a4Rf%指定全局变量Lf=40;Rf=75;%输入发电机基本数据Ifdata=[0,0.5,0.7,0.8,1.0,1.2,1.5];%输入励磁电流实验数据U0data=[5,75,95,100,108,110,117];%输入感应电动势数据a=polyfit(Ifdata,U0data,3);%曲线拟合dydt=1/Lf*(a(1)*iff^3+a(2)*iff^2+a(3)*iff^1+a(4))-Rf/Lf*iff;%列写标准形式微分方程并将感应电动势用%励磁电流的拟合多项式函数表示a1=a(1);a2=a(2);a3=a(3);a4=a(4);%给全局变量赋值%脚本M文件[t,iff]=ode23(@sh_ge_se_ex_ode,[010],[0]);%选择微分方程解算指令ode23()global a1a2a3a4Rf%指定全局变量subplot(3,1,1),%定义绘制仿真曲线1ea=a1*iff.^3+a2*iff.^2+a3*iff.^1+a4;%求感应电动势plot(iff,ea)%绘制e a=f(I f)曲线hold on%保持当前坐标轴和图形uf=Rf.*iff;%计算u fplot(iff,uf,'g')%用绿颜色绘制u f=f(i f)场阻线title('并励直流发电机自励过程')%标题'并励直流发电机自励过程'xlabel('{\itI}_f(A)')%曲线1x坐标标签'I f(A)'ylabel('{\itE}_a/{\itU}_f(V)')%曲线1y坐标标签'E a/U f(V)'axis([0,1.6,0,150])%设置x、y坐标值subplot(3,1,2)%定义绘制曲线2plot(t,iff);%绘制曲线2即i f=f(t)xlabel('{\itt}(s)')%曲线2x坐标标签't(s)'ylabel('{\itI}_f(A)')%曲线2y坐标标签'I f(A)'axis([0,5,0,2])subplot(3,1,3),%定义绘制曲线3plot(t,(a1*iff.^3+a2*iff.^2+a3*iff.^1+a4));%绘制e a曲线xlabel('{\itt}(s)')%曲线3x坐标标签't(s)'ylabel('{\ite}_a(V)')%曲线3y坐标标签'e a(V)'iff,a1*iff.^3+a2*iff.^2+a3*iff.^1+a4;%计算励磁电流和感应电动势的数值axis([0,5,0,150])【仿真实例4-5】解：用M语言编写绘制他励直流电动机工作特性的MATLAB程序如下：%绘制他励直流电动机工作特性问题clcclearUN=220;PN=22;IaN=115;Nn=1500;%输入电动机参数Ra=0.21;%输入电枢电阻CePhiN=(UN-Ra*IaN)/Nn;%计算电动势常数C eΦNCTPhiN=9.55*CePhiN;%计算电磁转矩常数C TΦNIa=0:IaN;%电枢电流从0~额定电流I aNn=UN/CePhiN-Ra/(CePhiN)*Ia;%计算转速TN=CTPhiN*Ia;%计算电磁转矩TNP=TN*10;%为清楚起见，将电磁转矩扩大十倍显示plot(Ia,n,'b.-',Ia,TNP,'r.-');%绘制转速特性和转矩特性曲线xlabel('电枢电流{\itI}_a/A')%横坐标标签'电枢电流I a/A'ylabel('转速{\itn}/rpm，电磁转矩{\itT}/N.m')%纵坐标'转速n/rpm，电磁转矩T/N.m' text(30,1500,'转速{\itn}');%标记转速曲线text(50,500,'电磁转矩{\itT}（X10）');%标记转矩曲线【仿真实例4-6】解：用M语言编写绘制串励直流电动机工作特性的MATLAB程序如下：%绘制串励直流电动机工作特性问题clcclearUN=220;PN=22;IaN=115;Nn=1500;%输入电动机参数Ra=0.18;%输入电枢电阻Rf=0.31;%输入励磁电阻k=0.01;%输入比例常数CePhiN=(UN-(Ra+Rf)*IaN)/Nn;%计算电动势常数C eΦNCe=CePhiN/k/IaN;%计算电动势常数C eIa=0:IaN;%电枢电流从0~额定电流I aNn=UN./(Ce*k.*Ia)-(Ra+Rf)/(Ce*k);%计算转速start_p=30;%设置显示的起始点Ia_p=Ia(start_p:length(Ia));%截取电流显示区间n_p=n(start_p:length(n));%截取转速显示区间CTPhiN=9.55*CePhiN;%计算电磁转矩常数C TΦNCT=CTPhiN/k/IaN;%计算电磁转矩常数C TTN=CT*k*Ia.*Ia;%计算电磁转矩TNP=TN*30;%为清楚起见，将电磁转矩扩大三十倍显示plot(Ia_p,n_p,'b.-',Ia,TNP,'r.-');%绘制转速特性和转矩特性曲线xlabel('电枢电流{\itI}_a/A')%横坐标标签'电枢电流I a/A'ylabel('转速{\itn}/rpm,电磁转矩{\itT}/N.m')%纵坐标标签'转速n/rpm，电磁转矩T/N.m' text(40,5500,'转速\itn');%标记转速曲线text(15,1000,'电磁转矩{\itT}（X30）');%标记转矩曲线【仿真实例5-1】解：用M语言编写绘制他励直流电动机机械特性的MATLAB程序如下：clcclearPN=22,UN=220,IN=115,nN=1500,Ra=0.21;%输入铭牌数据IaN=IN;%计算电枢电流CePhiN=(UN-Ra*IaN)/nN;%计算电动势常数C eΦNCTPhiN=9.55*CePhiN;%计算电磁转矩常数C TΦNIa=0:IaN;%建立电枢电流数组n=UN/CePhiN-Ra/(CePhiN)*Ia;%计算转速T=CTPhiN*Ia;%计算电磁转矩figure(1);%建立1号图形窗口plot(T,n,'.-');%绘制固有机械特性曲线title('固有机械特性');%标题'固有机械特性'xlabel('电磁转矩{\itT}/N\cdotm');%横轴标注'电磁转矩T/N•m'ylabel('转速{\itn}/rpm');%纵轴标注'转速n/rpm'ylim([0,1800]);%限制纵轴显示范围figure(2);%建立2号图形窗口plot(T,n,'rd');%绘制固有机械特性曲线title('降低电枢电源电压的人为机械特性');%标题'降低电枢电源电压的人为机械特性' xlabel('电磁转矩{\itT}/N\cdot m');%横轴标注'电磁转矩T/N•m'ylabel('转速{\itn}/rpmin');%纵轴标注'转速n/rpm'hold on;%保持当前坐标轴和图形for jy=1:-0.25:0.25;U=UN*jy;%改变电枢电源电压n=U/CePhiN-Ra/(CePhiN*CTPhiN)*T;%计算对应不同电枢电源电压的转速plot(T,n,'-');%绘制改变电枢电源电压的人为机械特性str=strcat('{\it U}=',num2str(U),'V');%显示字符串处理y=1700*jy;%显示字符串纵坐标text(60,y,str);%给曲线标注电压值endfigure(3);%建立3号图形窗口Rc=0;%临时变量n=UN/CePhiN-(Ra+Rc)/(CePhiN*CTPhiN)*T;%计算转速plot(T,n,'rd');%绘制固有机械特性曲线title('电枢回路串电阻的人为机械特性');%标题'电枢回路串电阻的人为机械特性' xlabel('电磁转矩{\itT}/N\cdot m');%横轴标注'电磁转矩T/N•m'ylabel('转速{\itn}/rpmin');%纵轴标注'转速n/rpm'hold on;%保持当前坐标轴和图形Rc=0.02;%电枢串电阻值for Rc=0:0.5:1.9;n=UN/CePhiN-(Ra+Rc)/(CePhiN*CTPhiN)*T;%计算转速plot(T,n,'-');%绘制电枢回路串电阻的人为机械特性str=strcat('{\it R}=',num2str(Ra+Rc),'\Omega');%字符串处理y=400*(4-Rc*1.8);%显示字符串的纵坐标text(120,y,str);%给各曲线标记电阻值endylim([0,1700]);%限制纵轴显示范围figure(4);%建立4号图形窗口n=UN/CePhiN-Ra/(CePhiN*CTPhiN)*T;%计算转速plot(T,n,'rd');%绘制固有机械特性曲线title('减弱磁通的人为机械特性');%标题'减弱磁通的人为机械特性' xlabel('电磁转矩{\itT}/N\cdot m');%横轴标注'电磁转矩T/N•m'ylabel('转速{\itn}/rpmin');%纵轴标注'转速n/rpm'hold on;%保持当前坐标轴和图形for ct=0.5:0.25:1.3;CePhi=CePhiN*ct;CTPhi=CTPhiN*ct;%改变磁通值n=UN/CePhi-Ra/(CePhi*CTPhi)*T;%计算转速plot(T,n,'-');%绘制改变磁通时的人为机械特性str=strcat('{\it\phi}=',num2str(ct),'*\phi_N');%显示字符串处理y=3600-1850*ct;%显示字符串纵坐标text(120,y,str);%给各曲线标记磁通endylim([0,3600]);%限制纵坐标的显示范围。
电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真课程设计
电力拖动自动控制系统与MATLAB仿真课程设计1. 课程目标本课程的主要目标是介绍电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB仿真的基本方法，通过课程设计使学生掌握电力拖动自动控制系统的设计和仿真方法，并能够理解其在实际生产中的应用。
2. 课程内容2.1 电力拖动自动控制系统概述本课程首先介绍电力拖动自动控制系统的基本概念和原理，包括控制系统的组成、控制对象、控制信号、控制器等方面的内容。
2.2 控制系统设计在掌握电力拖动自动控制系统的基本概念和原理后，本课程将介绍控制系统的设计方法，包括控制系统的建模、控制器的设计以及系统的稳定性分析等方面的内容。
2.3 MATLAB仿真本课程将介绍MATLAB仿真的基本方法和工具，包括MATLAB的编程语言、仿真器、图形用户界面等方面的内容。
同时，将以电力拖动自动控制系统作为实例，演示如何使用MATLAB进行系统的仿真和分析。
2.4 课程设计在完成理论部分的学习后，本课程将开展课程设计，要求学生使用所学知识，基于电力拖动自动控制系统的实际问题，完成系统的设计和仿真，并撰写课程设计报告。
3. 课程评估课程评估将基于以下两个方面：3.1 课程作业课程作业将占总评估成绩的50%。
作业内容包括理论学习笔记、仿真程序设计、课程设计报告等方面。
学生需在规定时间内完成作业，按时提交。
3.2 期末考试期末考试将占总评估成绩的50%。
考试内容将涵盖课程的基本概念、原理和应用，要求学生能够熟练掌握所学知识并能够运用于问题解决。
4. 参考资料本课程主要参考以下资料：•《电力拖动自动控制系统理论与实践》•MATLAB官方文档•《电力系统控制工程》5. 总结通过本课程的学习，学生能够掌握电力拖动自动控制系统的基本原理和MATLAB 仿真的基本方法，并能够独立完成系统的设计和仿真工作。
同时，本课程还将培养学生分析问题、解决问题的能力，为其在实际工作中提供有力的支持。
MATLAB仿真在电机与拖动教学中的应用
种科学与工程 计算 软件 ， 它 以 矩 阵 的 形 式 处 理 数据 ， 具 有 强 大 的 数 值 计 算 处 理 能 力 和 方 便 实 用 的绘 图功 能 ， 广 泛应用于各个领域 的分析 、 设
计 和仿 真 工 作 。Ｓ ｉ ｍｕ ｌ ｉ ｎ ｋ是 在 ＭＡ Ｔ Ｌ Ｂ Ａ环 境 下 ，
［ 中图分类号 ］Ｔ Ｍ ３ ０ ６
［ 文献标识码 ］Ａ
［ 文章编号 ］１ ６ ７ ３～ ８ ３ １ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ５— ０ ０ ０ ９— ０ ４
电机 与 电力 拖 动 是 自动 化 等 相 关 专 业 的一
具Ｓ ｉ ｍ ｕ ｌ ｉ ｎ ｋ ， 成 为 当今 大 学 和 科 研 机 构 中非 常 受 欢迎 的仿 真软 件之 一 。
ＭＡ Ｔ Ｌ Ｂ Ａ是 美 国 Ｍａ ｔ ｈ Ｗｏ ｒ ｋ ｓ公 司 开发 的 一
门重 要 的专 业 基 础 课 ， 它不但要 求学生理解 交 、
直 流 电机 和 变 压 器 的 工 作 原 理 ， 而 且 还 要 学 生
掌 握 它们 的性 能 特 点 及 工 作 特 性 等 。 然 而 该 课
［ 基金项 目］钦州 学院教 改项 目： ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ仿真软件在 自动化专 业教 学中的应用研 究及 实践（ ２ ０ １ ３ ） 【 Ｊ Ｊ Ｇ— Ｃ １ ９ ） 。 ［ 作者简介 ］张 晓培 （ １ ９ ８ ４一 ） ， 女， 河南许 昌人 ， 钦州学院物理与材料科学学院教 师， 硕 士。
解， 提 高 学 生 的学 习兴 趣 ， 本 文 将 ＭＡ Ｔ Ｌ Ｂ Ａ仿 真 软件引入 电机 与电力 拖动教 学过 程 中 ， 并 通 过 几 个 典 型 的实 例 阐述 了 该 软 件 在 电机 与 电力 拖 动 教 学 中的重 要 作用 。
MATLAB软件在《电机与拖动》课程任务驱动教学法中的应用4页word文档
MATLAB软件在《电机与拖动》课程任务驱动教学法中的应用《电机与拖动》课程是电机基础和电力拖动两门课程的综合，课程理论性强，涉及的基础理论偏多;与工程实际联系紧密，一直被公认为教师难教、学生难学的“两难”课程。
传统的教学方法，采用图片、幻灯片、视频等资料介绍电机的结构、工作原理、拖动制动方法等，这很难让学生掌握和理解，同时学时有限电机与拖动课程的实验学时已经寥寥无几，教师上课时也不能为学生一一演示。
任务驱动教学法是一种能够很好应用于以实验性、实践性与操作性较强的教学内容的教学方法，它的含义是以富有趣味性，能够激发学生学习动机与好奇心的情景为基础，与教学内容紧密结合的任务为载体，使学习者在完成特定任务的过程中获得知识与技能的一种教学方法[1，2]。
为了加深学生对理论知识的理解，提高学生的学习兴趣，将电机与拖动课程的一些内容设计为任务驱动教学模式中的任务，让学生自己主动学习电机工作原理并利用MATLAB软件搭建模型进行仿真，不仅有助于学生理解和掌握该课程的难点，使之不再感到抽象，而且能够调动学生的学习积极性，大大提高教学效果和质量[3-5]。
一、MATLAB介绍MATLAB是美国Math Works公司开发的一种科学与工程计算软件，具备丰富的矩阵运算、良好的人机交互、模块化的系统仿真及绘制图形曲线的功能，可以广泛应用于各个领域，受到广大工程设计人员的青睐。
在《电机与拖动》课程教学中，可以利用其Simulink工具箱中power system元件库及现有的算法程序，搭建不同的电机仿真模型，绘制各个变量曲线，使抽象的概念更加形象生动。
二、仿真任务实例――直流电机的起动任务描述：利用MATLAB软件搭建直流电机的直接起动模型，观察起动过程中直流电机转速、电枢电流、励磁电流和电磁转矩的变化过程。
学生在搭建仿真模型时，首先需要在simulink的power system元件库中找到直流电机的模型，如图1所示。
铁磁材料电机与拖动基础及MATLAB仿真
在中、小、微型电机制造方面，已独立自主开发研制成了100 多个系 列，上千品种。各种类型的电机基本上满足了生产和生活的需要。
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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0.3本教材内容、课程性质、教学任务及学习方法
学习方法总结本课程的动力用电机包括变压器、交流异步电动机、
同步电动机、直流电机等，种类繁多，各具特性，但就其 内部电磁关系耦合过程和机电能量转换关系来说，仍有其 内在联系。基本工作原理都是建立在电磁感应定律和电磁 力定律理基论础联上系的实；际能，量注转重换做都好是本以课磁程场要为求媒的介仿，真其和电开磁设关
控制电机 （自动化专业的必修课）
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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绪论
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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本章内容
①电机的分类和应用 ②我国电机工业概况 ③本教材内容、课程性质、教学任务及学习方法 ④电机中的铁磁材料及其特性 ⑤常用的基本电磁定律 ⑥磁路计算仿真
电机与拖动基础及MATLAB仿真
积极思考，多做练习； 系的可相抽关象实为验电，路立参足数于，学得会出使基用本各方类程电式机和。等利效用电M路AT，LA这B仿是
共真性工方具面帮。助理解课程所涉及的知识和电机的运行特性， 在实验中学习解决实际问题的方法，注意培养解决工程
前后关联，掌握体系； 实际问题的能力。 学习中注重联系实际和创新能力的培养。
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提问
电机是指电能与机械能或电能与电能互相转换 的装置 。
普通电机的主要任务是能量转换。
电机与拖动基础及MATLAB仿真
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电机与拖动基础及MATLAB仿真教学设计导言
电机与拖动技术在现代工业生产中扮演着重要的角色。
其优异的性能和精度为
机械部件的运动提供了实时、稳定的驱动力。
因此，对于电机和拖动技术的理解与掌握对于机械工程师来说是非常重要的。
MATLAB仿真作为一种强大的工具，能够
为学生提供更加直观和深入的理解。
本文将介绍如何设计一份电机与拖动技术学习的MATLAB仿真课件，并提供一
些教学设计上的建议。
电机和拖动技术的基础概念
电机的分类
电机是一种将电能转换为机械能的设备。
根据不同的转换方式，电机可以分为：•直流电机（DC）
•交流电机（AC）
•步进电机
•无刷直流电机（BLDC）
•聚磁线性电机（LIM）
•感应电机（IM）
其中，直流电机和交流电机是应用最广泛的两种电机。
拖动技术的基本概念
拖动技术是通过电机或线性电机为机械部件提供动力驱动。
通常使用的拖动技
术包括：
•位置控制
•速度控制
•扭矩控制
这些技术使得机械部件得以按照需要的方式移动或旋转，达到所需的效果。
控制方式
电机控制可以分为开环控制和闭环控制。
开环控制只能实现简单的控制，如恒定转速控制。
闭环控制利用反馈环路监测电机的状态，并通过控制器对电机的输入进行调整，以实现更复杂的控制。
MATLAB仿真教学设计
确定教学目标
在设计课程前，需要确定学生们需要掌握的知识和技能。
这些方面包括：•电机的种类和特性
•拖动技术的基本概念
•控制方式和电机控制系统
•各种电机的应用领域
组织课程内容
根据教学目标，可以组织一份课程大纲。
这个大纲应该包含以下内容：
1.电机和拖动技术概论
2.直流电机控制
1.恒定转速控制
2.扭矩控制
3.位置控制
3.交流电机控制
1.矢量控制
2.直接扭矩控制
4.无刷直流电机控制
5.步进电机控制
6.MATLAB仿真
设计MATLAB仿真
MATLAB仿真可以使学生更好地理解电机和拖动控制技术。
在设计仿真实验时，可以考虑以下几点：
仿真工具
•Simulink
•Simscape Electrical
•MATLAB/Simulink电机模型库
仿真场景
•恒定转速控制
•扭矩控制
•位置控制
•频率响应
•相位域分析
讲解和实践方式
•PPT讲解
•仿真实验视频
•拖动技术控制算法优化
•仿真实验操作指导
作业和考核
学生可以通过练习同步轴控制、位置轴控制和扭矩轴控制仿真实验来检验他们
所学的电机和拖动技术掌握情况。
考核方式包括：
•课程论文
•应用案例研究
•计算机模拟实验
教学评价和优化
使用带签到的实验室作为教学平台可以很好地评价学生理论和实际的掌握能力。
在实验的基础上，我们可以通过问卷调查或其他形式的反馈来改进教学方式和实验场景。
结论
本文介绍了如何设计一份电机和拖动技术学习的MATLAB仿真课程，并提供了
一些教学设计方面的建议。
这些教学设计可应用于各种机械工程课程中，以帮助学生更好地理解电机和拖动技术的基础。