前言：中文期刊網精心挑選了控制系統仿真范文供你參考和學習，希望我們的參考范文能激發你的文章創作靈感，歡迎閱讀。
控制系統仿真范文1
關鍵字：三軸轉臺；PID算法；STM32；姿態控制；捷聯慣導系統；
近些年來，隨著現代戰爭的日益發展，無人機也因其無人駕駛的獨特性能得到各國的重視與關注。飛行仿真轉臺能夠真實地模擬出無人飛行器的動力學特性，在實驗室中就能對飛行器的飛行姿態進行仿真，是檢測無人飛控系統性能以及進行半物理仿真實驗的重要裝置。三軸轉臺的控制精度直接影響了仿真或調試、檢測的結果，因此，三軸轉臺的控制系統設計往往決定了轉臺的質量。本文結合實際設計了一種可實時測量平臺上傳感器數據的飛行仿真轉臺控制系統。
1系統結構及總體方案設計
本三軸轉臺控制系統由慣性傳感器模塊、STM32微控制電路、OLED顯示模塊、按鍵輸入模塊、步進電機驅動模塊、RS 232串口通信模塊、編碼器數據采集模塊等部分組成。系統整體結構框圖如圖1所示。慣性傳感器系統采集到原始信號，通過I2C總線發送給STM32微控制器，STM32控制器運用捷聯慣導算法處理慣性傳感器獲得的數據，解算出轉臺的實時姿態。在LCD液晶顯示屏上實時顯示姿態參數，另外使用MAX3232將TTL電平轉換成RS232電平，再與PC機的COM口連接，并將姿態數據打包成固定格式的串口數據包，通過串口發送給上位機軟件，在PC端上位機軟件實時動態顯示姿態參數和波形曲線。在上位機軟件上可以控制三軸平臺的狀態，模擬無人機的俯仰、翻滾、航向三軸方向上的姿態控制，控制信息通過COM口發送給STM32控制器，編碼器模塊采集三軸平臺的轉動數據經過PID算法處理后反饋給驅動電路控制步進電機轉動，提高了三軸轉臺的轉動精度。三軸平臺與控制系統之間的數據采用光電隔離，防止電機干擾和損壞控制系統。
2硬件設計
2.1步進電機驅動部分
步進電機驅動部分電路原理如圖2所示。步進電機的控制信號主要是CLK，CW，ENABLE，分別控制步進電機的速度和轉角、電機的正反向轉動以及電機的使能，3個信號均須用光耦隔離電路隔離后與控制臺連接。光耦的主要作用是防止電機干擾和損壞微控制器接口電路，其次光耦還起到對控制信號進行整形的作用。對于CLK與CW信號，要選擇高速光耦，以保證信號經過光耦后不會發生滯后或者畸變而影響電機驅動的性能。CLK與CW信號采用6N137高速光耦隔離，而ENABLE信號采用TLP521普通光耦隔離。
驅動電路電源采用12V開關電源供電，VMB和VMA是步進電機驅動電源引腳，為達到穩壓的目的，VMB和VMA應當接入瓷片去耦電容和電解電容。OUTAP，OUTAM，OUTBP，OUTBM引腳為步進電機兩相輸出接口。NFA，NFB為電機兩相最大驅動電流定義引腳，由于實際步進電機每相的最大驅動電流為2.5A，則取串聯電阻為0.2Ω，PGNDA，PGNDB和SGND根據定義分別接電機兩相驅動引腳地和邏輯電源地。
邏輯控制電路的電源為5V，VDD為邏輯電源輸入引腳，應當接入去耦電容和旁路電容來減小干擾噪聲的影響。RESET為芯片復位腳，低電平有效。步進電機在低頻工作時，存在振動大、噪聲大的缺點，細分驅動的細分功能可以解決這些問題，M1，M2是TB6560的細分設置引腳，外接撥碼開關可以設置不同的細分值，譬如整步、半步、1/8細分、1/16細分等。步進電機由于自身狀況、電源狀況和脈沖頻率等其他因素的影響，可能會產生高頻噪聲，通過電流衰減模式的設置可減小這種噪聲，DCY1和DCY2為電源衰減模式定義引腳，外接撥碼開關以進行模式設置。
2.2基于STM32的接口電路設計
基于Cortex M3內核的STM32F103ZET6是意法半導體生產的高性能嵌入式微處理芯片，該芯片內核最高可達72MHz工作頻率，有512K的閃存程序存儲器和64K字節的SRAM，有多達80個標準IO口，有3個12位模數轉換器，11個定時器，同時有13個通信接口，其中有2個I2C接口、5個串行接口、3個SPI接口，并支持USB2.0，SDIO和CAN總線接口，是一款專門為滿足高性能、低功耗、實時應用系統而設計的嵌入式微處理器，并且該芯片能很好地滿足本控制系統的控制、處理、數據采集、傳輸、顯示等功能?；谝陨蟽烖c，本控制系統采用STM32F103ZET6作為微控制系統的核心處理器，STM32微處理器接口電路如圖3所示。
2.2.1捷聯慣導模塊
捷聯慣導模塊使用的是MPU6050，其為一款集成了三軸陀螺儀和三軸加速度計的六軸運動傳感器，含有可擴展的數字運動處理器DMP，可通過I2C接口與其他數字傳感器連接。傳感器內部集成16位AD，測量到的三軸角速率和三軸加速度模擬量信號經過AD轉換為數字量信號，將數字信號存儲到傳感器的寄存器中，STM32通過I2C總線接收到角速率和加速度數字信號。應用捷聯慣導算法將陀螺儀測量的載體角速度解算成姿態矩陣，從中提取載體的姿態信息，并用姿態矩陣把加速度計的輸出從載體坐標系變換到導航坐標系，進行導航解算。微控制將解算得到的姿態信息打包成固定格式的串口數據發送給上位機軟件，并在上位機上實時顯示。
控制系統仿真范文2
【關鍵詞】 高壓直流輸電 極控系統 PSCAD/EMTDC 控制特性 仿真分析
1 緒論
直流輸電 （HVDC）的發展歷史到現在已有百余年了，其在輸電技術發展初期曾發揮作用，但存在直流電機串接運行復雜，高電壓大容量直流電機存在換相困難等技術問題，發展進展緩慢[1]。近年，隨著電力電子技術、計算機技術和控制理論的迅速發展，晶閘管逐漸淘汰汞弧閥，使高壓直流輸電技術日趨完善，建設費用不斷下降，可靠性提高，直流輸電越來越顯示出它的重要性，目前在大功率遠距離輸電、交流系統間異步聯接等方面都得到了廣泛的應用[2，3]。
2 高壓直流輸電系統原理
2.1 換流器的基本原理
換流器的功能是實現交流-直流或者直流-交流的變換。交流發電機發出的交流電力，送到換流站，經過換流變壓器變壓和實現電隔離之后，接到換流器，將交流轉換成直流，通過直流平波電抗器和輸電線路送到線路另一端的換流站，再變換成交流電供給受端系統中的負荷[4，5]。
2.2 換相失敗的原理
在直流輸電系統中，由于整流器閥在電流關斷后的較長時間內處于反向電壓下，所以僅當觸發電路發生故障時，整流器才發生換相失敗。直流輸電系統中大部分換相失敗都發生在逆變器，換相失敗是逆變器最常見的故障[6]，一旦發生換相失敗，外接的直流電源就會通過晶閘管電路形成短路，或使變流器的輸出平均電壓和直流電動勢變成順向串聯，由于逆變電路的內阻很小，形成很大的短路電流，這種情況稱為逆變失敗，或稱為逆變顛覆[7]。
3 高壓直流輸電系統建模
由于本文在CIGRE模型的基礎上加設定電壓控制，所建直流系統為雙橋12脈動單極大地返回式直流輸電系統。兩側交流系統均用戴維南定理進行等值，整流側交流系統額定線電壓為345kV，額定直流電壓為500kV，額定直流傳輸功率1000MW，短路比為2.5∠84°；逆變側交流系統額定線電壓為230kV，短路比為2.5∠75°，兩側閥通過直流母線串接平波電抗器相連。[8]
4 HVDC系統仿真分析
4.1 穩態運行分析
穩態運行特性即模擬高壓直流輸電系統正常狀態下的工作狀況。啟動過程耗時數百毫秒，逐步升高直流電壓和直流電流，也稱軟起動。這種啟動方式可有效防止直流輸電線路的對地電容和直流功率突變對交流系統的大擾動。
啟動時，整流側、逆變側均為定電流控制。啟動成功后，減小逆變器的越前觸發角β，觸發角的變化速率緩和，使直流電壓達到設定值。在t=0.35s時達到穩態，穩態時，整流測運行在定電流控制模式，逆變測運行在定電壓控制模式，整流側觸發角α維持在21°，逆變側觸發角為141°。通過仿真運行，穩態時直流電壓、電流和觸發角與預計值相符。
4.2 直流線路短路故障及其再啟動分析
直流短路的特征是：交流側通過換流器形成交替發生的兩相短路和三相短路；短路會瞬時的引起整流器電流增加，并使逆變器電流減小。
此時，整流器的電流控制的作用是降低直流電壓，并使電流回到它的正常整定值Id；在逆變器中，電流變得比電流控制器參考整定值I小。結果，逆變器的運行方式從定電壓控制轉變為定電流控制，這使逆變器電壓減小到零。故障時，整流測初始會造成短路故障電流的過沖，這是由于線路電容放電引起的；而逆變側直流電流減小，兩側直流電壓均跌落。此外，在該故障方式下，整流側控制器作用會使其α角增大，再啟動回路起作用時，使得系統整流側觸發角快速升高至150°，整流側直流電流發生過沖而超過整定值，兩側VDCOL均動作，使電流指令值減小。而逆變側在控制器的作用下會迅速使β、γ角增大，然后逐漸趨于穩定。
5 結論及展望
本文對所建立的PSCAD/EMTDC直流模型進行了模擬仿真。通過仿真分析可以看出，高壓直流輸電控制系統的響應速度非?？欤诎l生故障時，為了降低故障影響并快速恢復，直流輸電控制系統的控制模式會發生快速切換，相互配合。這種調節方式特別適用于受端交流系統等值阻抗較大的場合。[9]
HVDC在我國仍處于新興發展階段，我國地域遼闊，能源分布不平衡，遠距離大容量輸電勢在必行。利用高壓直流輸電作異步聯網在技術、經濟和安全性等方面的優勢已在世界范圍內得到證明。因此高壓直流輸電技術必將以其技術上和經濟上的獨特優勢，在遠距離大容量輸電和全國聯網兩方面對我國電力工業的發展起到十分重要的作用。
參考文獻：
[1]余濤，鄭競宏.HVDC及其控制系統動態穩定性的理論分析[J].電力系統自動化2002.06.
[2]M.O.Faruque，Yuyan Zhang， Venkata Dinavahi. Detailed Modeling of CIGR？ HVDC Benchmark System Using PSCAD/EMTDC and PSB/SIMULINK [J].IEEE.
[3]趙畹君.高壓直流輸電工程技術[M].北京：中國電力工業出版社，2004.
[4]閏飛，韓來文.基于PSCAD/EMTDC的HVDC背靠背系統控制策略仿真研究[J].吉林電力，2010.
[5]韓民曉，丁輝，林暢.高壓直流輸電系統電磁暫態建模[J].電力系統及其自動化報，2008，20（4）.
[6]任震，歐開健，荊勇.直流輸電系統換相失敗的研究[J].電力自動化設備，2003，23（5）.
[7]潘麗珠，韓民曉，文俊，李躍.基于EMTDC的HVDC極控制的建模與仿真[J].高電壓技術，2006.9.
控制系統仿真范文3
關鍵詞：波束控制；仿真測試；軟件
中圖分類號：TP391文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2008)21-30544-03
Design and Implement of the Simulation Testing Platform of Beam Steering System
FU Wei, SU Ya-qi
(CETC No.38 Research Institute,Hefei 230031,China)
Abstract: Steering the beam direction is the main function of beam steering system of phased array radar, test the beam steering system and TR unit performance is signify during the development of the antenna. In this paper, a design and implement of simulation testing Platform is described, using the hardware technical, communication technical, as well as auto testing technical and software technical in the designing.
Key words:beam steering; simulation testing; software
1 引言
波束控制系統是相控陣雷達所特有的，其主要功能相當于機械掃描雷達中的伺服隨動系統。在大型相控陣雷達中，由于天線內的TR組件數目龐大，系統的測試工作十分復雜，采用人工測試方法不可行。在陣面及TR單元測試過程中，結合系統硬件設計，采用網絡通信手段，利用自動測試和軟件技術設計了一套波束控制系統測試仿真平臺。該系統測試主機采用PC機，通過網絡通信方式與波控分機連接。系統軟件采用VC編寫，WINDOWS平臺，窗口界面，波控分機軟件采用嵌入式操作系統VxWorks，其功能包括對天線陣面、對子陣、對天線單元的測試。該系統在實驗室模擬雷達實際工作狀態，縮短陣面調試周期，在對天線的測試過程中顯示了極大的優越性。
2 系統組成
相控陣雷達與傳統的機械掃描雷達相比，主要的優點是對天線波束的控制的靈活性。波束控制系統是實現這種靈活性的關鍵總體來說，其主要功能要求為[1-2]：
1)能完成雷達系統要求的基本功能；
2)滿足對天線波束轉換的速度要求；
3)盡可能地減少波束控制系統的設備量，以降低成本；
4)便于波束控制系統的調試和維修。
在本文的波束控制系統中，波控分機采用嵌入式工控機和接口板組成。波控分機負責與測試主機通信，按通信協議進行數據解析，產生控制數據及驅動板的驅動信號，與陣面驅動板通信，驅動板根據由波控分機分發的控制及驅動信號對每個TR組件進行布相。測試主機模擬波束調度系統工作設定天線、陣面及TR單元工作參數，并與測試矢網通信采集測試數據。圖1為測試系統構成示意圖。
3 工作原理
本文的測試系統的具體工作過程為：測試主機通過人機交互界面獲得工作控制指令，按照控制指令內容設置波束控制系統的工作參數（工作模式、掃描起始角、掃描終止角、步進角等）或子陣（陣面）測試指令（選定TR單元、設定送給該單元的特定角度值、設定TR單元的工作狀態等），測試主機通過交換機將控制指令發給波控分機，波控分機根據配相方程[3]（公式（1））計算得出移相值。波控分機產生的移位數據及定時信號（駐留結束信號、T/R脈沖信號）通過串行數據總線經驅動板送入陣面的每個TR單元。移位數據在移位脈沖的作用下，同步傳輸到陣面的每個TR單元，TR單元將移位數據存儲在各自對應的寄存器中，并在駐留結束脈沖和T/R脈沖的共同作用下，完成波束控制工作。同時波束數據通過數據采集鏈路送入測量矢網，矢網將采集到的數據反饋給測試主機形成測試文件。
式中，m――TR單元在陣面中的列；
n――TR單元在陣面中的行；
θB、φB以陣面中心為坐標原點的波束指向角；
?準m――列移相值；
?準n――行移相值；
dy――陣面中天線單元的行間距；
dx――陣面中天線單元的列間距；
4 系統設計
4.1 設計思想
從圖1中可以看出整個測試系統形成了一個閉環網絡：由測試主機充當波束調度系統，對波控分機分發控制信息，對波控分機進行管理；波控分機通過網絡實現與測試主機的數據交換，控制驅動板對TR單元進行驅動；驅動板通過串行總線接收波控分機的控制信號和移位數據，并根據控制信號對陣面中的TR單元進行布相管理；測量矢網通過數據采集通路采集TR單元的布相數據再發送給測試主機進行分析。
在系統的硬件設計上，波控分機采用PC104＋ispEPLD接口板模式，該模式充分利用了PC104的高效性和epld接口板的編程靈活性。PC104是被廣泛應用于嵌入式系統的工業控制計算機，具有豐富的對外通信端口和多種存儲設備接口，用戶可以方便的根據自己的需要選擇合適的設備配置組合，極高的運算速度可以滿足大多數工業用戶的需求。本文系統中選用的EPLD為Altra公司的isp器件，配合MaxPlus Ⅱ可以進行方便的在線編程，并可通過在線仿真得到預期結果，用于與實際執行結果進行比較，實現編程的快速可靠性。
整個系統的通信拓撲結構類似于一個帶回饋四層網絡通信結構：
第一層由測試主機和波控分機組成，使用RJ45接口通信，峰值速率100Mb/s，用于測試主機與波控分機通信；
第二層由波控分機與驅動板構成，波控分機與驅動板使用串行接口通信，傳輸控制指令和移相數據；
第三層由驅動板與TR組件構成，驅動板通過串行總線，將移相數據打入TR組件；
第四層由測量矢網與TR組件構成，測量矢網通過測試線路將TR布相數據采集到矢網中，并產生測試文件，經由回饋通路發送到測試主機，供測試主機進行分析。
在測試主機的軟件設計上，考慮到人機交互與執行效率的要求采用VC進行編寫；在波控分機的軟件設計中，重點考慮的是系統的執行效率和速率，采用VxWorks作為系統環境，利用Tornado編譯環境中自帶的調試工具對波束控制系統的嵌入式軟件進行編譯調試，極大地提高嵌入式軟件設計的便利性，縮短了測試系統的調試周期。
4.2 軟件設計實現
波控分機主要的功能是根據測試主機發送的控制指令產生移相數據并對驅動板進行驅動，分發移相數據?；咎幚砹鞒倘鐖D2所示。
測試主機的軟件設計采用VC可視化編程，使整個軟件更加模塊化、功能化、人性化。
系統功能分為：
陣面布相測試：按照相控陣雷達實際工作狀態設定陣面的工作模式，模擬雷達實際工作天線情況，采集陣面布相數據，分析天線波束波瓣特性。
TR單元測試：對單個TR單元進行測試，具體分為手動測試和自動測試。手動測試時給出特定的移相、衰減值對單個TR單元進行一次布相，通過矢網進行數據采集，分析TR單元性能；自動測試根據天線維數進行選擇，在一維相控陣中只有水平布相起始角、水平終止角、水平步進角有效，在二維相空陣雷達中水平和垂直兩個方向的角度都必須進行設定，設定完成后對單個TR單元進行連續布相，通過矢網進行數據采集，分析TR單元工作特性。
圖3～圖5為測試系統運行時界面。
5 總結
相控陣雷達波束控制系統工程性強，對系統的性能及效率要求高，同時因為它需要與大量的硬件設備進行交互，要同時實現對天線陣面的控制和對TR單元的測試有一定的難度。波束控制系統測試仿真平臺在設計實現過程中融合了網絡通信技術、數據處理技術、自動測試技術，有效實現了波束控制系統的在線仿真測試功能，為整個天線系統的測試帶來了便利。
參考文獻：
[1] 束咸榮,何炳發,高鐵.相控陣雷達天線[M].北京:國防工業出版社,2007:238-248.
[2] 張光義,趙玉潔.相控陣雷達技術[M].北京:電子工業出版社,2006:92-96.
控制系統仿真范文4
關鍵詞 液壓伺服 板形 彎輥力伺服控制
中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A
1項目簡介
板形控制是冷軋板帶加工的核心控制技術之一，近年來隨著科學技術的不斷進步，先進的板形控制技術不斷涌現，并日臻完善，板形控制技術得到了發展，并促進了冷軋板帶工業的裝備進步和產業升級，生產效率和效益大幅提升。板形控制是現代鋼鐵企業日益廣泛采用和致力于深入研究的課題，而液壓彎輥系統作為最常用的板形控制手段之一，液壓彎輥裝置是為了改變工作輥的凸度來控制板型，當凸度增加時成為正彎，當凸度減小時成為負彎。工作輥彎輥系統能夠在軋制期間及閉環控制回路的設置期間動態地修正輥縫，以便在整個帶鋼長度上板形恒定。
當輥縫有載荷狀態，由軋制力使工作輥壓靠支承輥，當輥縫無載荷狀態，該任務由工作輥平衡系統所取代。因此在工作輥和支撐輥之間確保了安全摩擦鎖緊及消除了上，下工作輥軸承裝配的間隙。當增加液壓壓力時，該平衡缸作為工作輥彎輥而起作用。如沒有工作輥彎輥，那么輥縫形狀將是凹形即輥縫取決于輥凸度、帶寬和軋制力，輥縫變成凸形。因此通過規定的工作輥彎輥，工作輥的作用形狀改變，隨之輥縫形狀也改變。目前廣泛應用于軋機的板形控制之中，但由于其技術上的難度和基礎研究起步較晚，目前國內設計的軋機大多數都是采用類比方法進行彎輥液壓系統的設計，或者是成套引進國外的技術，這種類比設計方法由于缺乏足夠的設計理論和依據，存在很多缺陷，不是難以滿足設計要求，就是造成設備能力和資源的浪費。因此，深入研究板形控制液壓彎輥系統弄清其設計思想和原理，無疑具有重要的理論意義和實際價值。基于上述思想，本項目以1450冷連軋機彎輥力伺服控制統仿真分析為對象重點。
2系統組成和工作原理
彎輥力控制系統是由液壓缸產生一定的彎輥力，這個彎輥力作用于工作輥，使工作輥瞬間改變其撓度，進而改變輥縫形狀，從而實現對于板材形狀的調整。實際工作中，是用液壓缸中的工作壓力來表示彎輥力的，再通過壓力傳感器反饋給控制單元，控制單元將反饋信號和已經設置好的壓力數值做深入的分析和比較，然后通過伺服閥的開度去控制液壓缸輸出的彎輥力，從而實現了系統的閉環控制
控制彎輥力的系統相對復雜的一個系統，在查閱了有關該系統的一些資料后，將彎輥力控制系統化簡成為一個壓力控制伺服系統，系統組要是由以下幾部分組成，分別是伺服放大器，計算機控制部分，電液伺服閥，液壓缸，以及負載及壓力傳感器等組成部分。經過分析得到系統的結構簡圖見下圖1：
圖1 彎輥控制系統結構簡圖
圖1中壓力傳感器將采集到的彎輥液壓缸壓力值反饋至伺服閥的控制單元，組成彎輥力閉環控制系統。在整個板帶的軋制過程中，要根據板帶的實際形狀來實時的去調節彎輥力的大小，使得在預設定的彎輥力值附近波動。由圖1可以畫出電液伺服彎輥力控制系統的原理圖，見圖2。
圖2 電液伺服彎輥力控制系統的原理圖
3項目數據與設計任務
4系統數學模型的建立
（1）控制器采用PI調節器傳遞函數：
式中，E0為控制器的輸出電壓，PI 控制器中的比例、積分系數Kp、KI，采樣時間為t，E（t）為輸出的偏差電壓。
（2）伺服放大器的傳遞函數：
伺服放大器是將電壓轉換為電流對伺服閥進行控制的，可把傳遞函數近似的看成是一個比例環節。
I=KaE0
I為放大器輸出的電流，Ka放大器的放大系數。
（3）電液伺服閥閥芯位移與放大器輸出電流的關系：
xv為伺服閥的閥芯位移，wsv為伺服閥固有頻率，為伺服閥阻尼比，Ksv為伺服閥位移對電流的放大系數。
（4）伺服閥流量與伺服閥閥芯位移的關系為：
W為伺服閥閥芯面積梯度，伺服閥的流量為伺服閥的工作壓力為PL，流量系數為Cd， Ps為供油壓力。
（5）液壓缸的連續性方程：
Vt為液壓缸控制腔初始容積，液壓缸無桿腔面積為Ah，液壓缸位移為xp，Ctp為液壓缸總泄露系數，液壓油等效容積模量為[e。
（6）對負載進行受力分析得到負載平衡方程：
彎輥力為Fg，液壓缸有桿腔面積為A'，折算到液壓缸活塞上的等效質量為m1，液壓缸的背壓為Pb，負載阻尼系數為Bp，負載等效彈簧剛度為kL。
（7）壓力傳感器選用的是美國PARKER公司的SCP系列，其傳遞函數可以看做是一階慣性環節：
控制系統仿真范文5
【關鍵詞】無刷直流電機；電流滯環；反電勢
1.引言
無刷直流電機（Brushless DC Motor，以下簡稱BLDCM）是隨著電力電子技術及新型永磁材料的發展而迅速成熟起來的一種新型電機。以其啟動轉矩大、調速性能好、效率高、過載能力強、性能穩定、控制結構簡單等優點，同時還保留了普通直流電機優良的機械特性，廣泛應用于伺服控制、數控機床、機器人等領域[1]。隨著BLDCM應用領域的不斷擴大，對控制系統設計提出了更高的要求。為此，建立BLDCM控制系統的可視化仿真模型，可以有效的減少控制系統的設計時間，同時充分利用Simulink仿真的優越性，加入不同的擾動以及變化的參數，以便考察系統在不同控制條件下的動、靜態特性。在分析了BLDCM數學模型的基礎上，借助MATLAB的Simulink工具，建立了BLDCM控制系統的仿真模型，并利用該模型，進行了控制系統的仿真試驗，結果表明，通過該仿真模型驗證了數學模型的有效性及控制系統的合理性，加快了BLDCM控制系統的調試進程。
2.無數直流電機的數學模型
BLDCM由定子三相繞組、永磁轉子、逆變器、轉子磁極位置檢測器等組成[1]，其轉子采用瓦形磁鋼，進行特殊的磁路設計，可獲得梯形波的氣隙磁場，定子繞組采用集中整距繞組，由逆變器提供給方波電流。BLDCM梯形波反電動勢和方波電流之間的關系，如圖1所示。BLDCM的反電動勢波形是梯形波，并且定子和轉子間的互感是非正弦的[2]，在此，采用感應電動機d-q變換理論的方法進行分析效果不理想，而直接利用電動機原有的相變量法，根據轉子位置，采用分段線性表示感應電動勢。
3.1 BLDCM本體模塊
3.2 電流滯環控制模塊
由仿真波形可以看出，在n=2400r/min的參考轉速下，系統響應快速且平穩，相電流和反電動勢波形較理想。圖9、10表明：起動階段系統保持轉矩恒定，沒有造成較大的轉矩和相電流沖擊，說明參考電流的限幅作用有效；空載穩速運行時，忽略系統的摩擦轉矩，此時的電磁轉矩均值為零；在t=0.5s時突加負載，轉速發生突降，但又能迅速恢復到平衡狀態，穩態運行時無靜差。仿真結果表明了本文提出的這種BLDCM仿真建模方法的有效性及控制系統的合理性。
5.結論
在分析BLDCM數學模型的基礎上，在Matlab/Simulink仿真環境下，結合獨立的功能模塊與S-Function模塊，建立了BLDCM雙閉環控制系統仿真模型，仿真結果表明：波形符合理論分析，系統能夠平穩運行，具有較好的動、靜態特性。采用此BLDCM仿真模型，可以便捷的實現與驗證控制算法。為分析與設計無刷直流電機控制系統提供了有效手段，也為實際電機控制系統的設計提供了新的思路。
參考文獻
[1]王季鐵，曲家騏.執行電動機[M].北京：電子工業出版社，1997：74-91.
[2]葉振鋒，雷淮剛.基于MATLAB的無刷直流電機控制系統仿真[J].微特電機，2006，03（5）：19-21.
[3]李寧，劉啟新.電機自動控制系統[M].北京：機械工業出版社，2005，85-93.
[4]紀志成，沈艷霞，姜建國.基于Matlab無刷直流電機系統仿真建模的新方法[J].系統仿真學報.2003，15（12）：1745-1749.
[5]殷云華，鄭賓，鄭浩鑫.一種基于Matlab的無刷直流電機控制系統建模仿真方法[J].系統仿真學報，2008，20（2）：293-298.
控制系統仿真范文6
【關鍵詞】模糊PID控制；MATLAB仿真
1.引言
在傳統的控制方法中，PID控制憑借其算法簡單、精度高、可靠性強、技術成熟、應用廣泛的優點脫穎而出，占據了工業控制系統80%以上的份額；然而隨著現代控制系統越來越復雜，精度要求也越來越高，傳統、單一的控制策略已經無法滿足設計性能的要求，同時，隨著電子技術和計算機的發展，各種新興的智能算法也不斷涌現，將傳統算法和智能算法相結合，成為現代控制系統策略選擇的趨勢。作為智能控制中最重要且最有效的手段之一的模糊控制，在應對復雜系統的非線性和時變特征時有著較好的表現，因此越來越多的被應用到工程實踐中，并已取得了不俗的成績。本文介紹的是基于傳統的PID控制和現代控制理論中的智能模糊控制相結合的一種控制方法，用MATLAB&Simulink軟件和模糊邏輯工具箱設計控制系統結構模型，并通過仿真結果證明該控制方法具有更優的性能。
2.PID模糊控制系統的結構
3.利用MATLAB&Simulink軟件進行控制仿真
基于現代控制理論的模糊控制，內容比較抽象，理論性較強，比較枯燥。另外，模糊控制是模糊集合理論、模糊語言變量以及模糊邏輯推理為基礎的一種計算機控制，它處理的問題可能難以靠解析求解，需要采用復雜的數值計算方法，采用軟件編程，不僅工作量大，而且過程繁雜，大大制約了控制方法的性能驗證和工程實現。
MATLAB&simulink是MathWorks公司推出的當今國際控制界最為流行的面向工程和科學計算的高級語言，是公認的最為靈活和有效的仿真軟件。而且隨著智能控制的迅速推廣應用，MathWorks公司已經添加了智能邏輯控制工具箱，其中包括模糊控制工具箱、神經網絡控制箱等熱門工具。模糊邏輯工具箱提供了一套用于構造模糊控制系統的圖形用戶界面，條理清晰，一目了然。在當前絕大多數實驗室沒有硬件設備和實驗手段進行模糊控制實驗的情況下，選用MATLAB軟件進行仿真是比較合理的選擇。
4.仿真過程解析
在用MATLAB軟件進行仿真的過程中，以下方面需要考慮：
5.仿真結果
6.結束語
PID控制與智能控制相結合的控制方式在自動控制領域正不斷的發展，本文引入MATLAB仿真來解決大多數實驗室沒有硬件設備和實驗手段進行模糊PID控制實驗的現狀，結果表明此方法能大大縮短編程和設計工作量，所設計的仿真系統通用性強，能非常形象和直觀的看到輸入和輸出的對應關系，與常規PID控制對比，模糊PID控制顯示出了其優越性，可以預計，MATLAB仿真在智能控制算法驗證和復雜的非線性控制系統設計上將會有越來越廣泛的應用。
參考文獻
[1]王先來.模糊PID控制器的設計研究[D].天津:天津大學碩士論文,2005.
[2]聞新,周露等.Matlab模糊邏輯工具箱的分析與應用[M].北京:科學出版社,2002.
[3]章衛國,楊向忠.模糊控制理論與應用[M].西安:西北工業大學出版社.
