"基于Matlab及Simulink的机电系统仿真及调速特性分析"

本次实验基于Matlab及Simulink进行机电系统的仿真。首先，在不考虑刚度的情况下，根据数学模型求得系统的电压输入和转速的传递函数，并进行了时域的阶跃响应分析，并绘制出了时域响应曲线。根据阶跃响应的曲线，得出了电机的机电时间常数，即电动机从启动到转速达到空载转速的63.2%所经历的时间。此外，通过编制MATLAB或Simulink程序，求得了电机在不同负载力矩情况下的电压和转速之间的关系，并在同一图中绘制出了调速特性曲线，有效数据不少于20项。 接下来，考虑了系统的刚度情况，根据数学模型求得了系统的电压输入和转速的传递函数，并进行了时域的阶跃响应分析，绘制出了相应的时域响应曲线。随后，建立了系统的状态方程模型，并对系统的能控性和能观性进行了分析，同时进行了特征值的计算。根据状态空间模型求解电压输入和转速的传递函数，并与第一种情况的传递函数进行了对比。此外，根据数学模型建立Simulink模型，并进行了仿真，获得了相应的仿真曲线，并求得了Simulink仿真模型的传递函数。 最后，绘制了系统的传递函数方框图，并求得了系统电压输入和转速为输出的开环传递函数。利用频域分析方法，绘制出了零极点分布图、奈氏图、伯德图。 本次实验的目的在于掌握机电系统的工程问题简化及建模的方法，熟悉数学模型建立仿真模型的过程，并对系统进行时域和频域的分析。通过编制MATLAB或Simulink程序求得了系统在不同负载力矩情况下的调速特性，并进行了对比分析。对于考虑刚度的情况，通过建立状态空间模型进行了能控性和能观性的分析，同时求解了系统的传递函数，并进行了对比分析。最终，通过绘制传递函数方框图、零极点分布图、奈氏图和伯德图，对系统的性能进行了全面的评估和分析。 通过本次实验，我们不仅掌握了Matlab及Simulink工具的使用，还深入了解了机电系统的建模和仿真分析方法，为今后的工程实践积累了宝贵的经验。