基于MATLAB的感应电机间接矢量控制-plc应用--中华变频器网
基于MATLAB的感应电机间接矢量控制
时间： 19:40:53
随着变频技术的不断发展，感应电机控制的新方法也不断地涌现。其中，矢量控制是目前实现感应电机高性能控制的主要方法。
摘要：本文阐述了异步电机矢量控制原理，分析了异步电机的动态电磁关系和坐标变换原理，建立了异步电动机在旋转坐标系上的数学模型，说明了三相异步电机数学模型的解耦作用，给出了电机矢量控制系统图和仿真图。
关键字：感应电机矢量控制解耦
VectorControlofInductionMotorDrivebasedonMatlab
(CSU,SchoolofInformationScienceandEngineering,Changsha,410083)
Abstract:Thisarticleelaboratestheinductionmotorvectorcontrolprinciple,hasanalyzedasynchronousmachine'sdynamicelectromagnetismrelationsandthecoordinatetransformationprinciple,hasestablishedasynchronousmotor'sinrevolvingcoordinatesystemmathematicalmodel,explainedthethree-phaseasynchronousmachinemathematicalmodel'sdecouplingfunction,hasgiventheelectricalmachineryvectorcontroldiagramandthesimulationchart.
KeyWords:inductionmotor,vectorcontrol,decoupling
1.研究背景
随着变频技术的不断发展，感应电机控制的新方法也不断地涌现。其中，矢量控制是目前实现感应电机高性能控制的主要方法。矢量控制即磁场定向控制（FOC），是在与转子磁场同步旋转的两相坐标系下的转矩和转子磁链的解耦控制，即可实现转矩和磁链的独立控制，从而获得了类似于直流电机的调速性能。70年代初提出的矢量控制方法,通过坐标变换和磁场定向控制,把交流电动机的定子电流分解成磁场定向坐标的磁场电流分量和与之相垂直的坐标转矩电流分量,从而实现两者之间的解耦,得到类似于直流电机的转矩模型,并可仿照直流电机进行快速的转矩控制和磁通控制,使系统动态性能得到显著改善,从而使交流电机的调速技术取得了突破性的进展。目前,运用矢量控制已成为当今交流变频调速系统的主流。MATLAB提供的SIMULINK是一个用来对动态系统进行建模、仿真和分析的软件包,它具有模块化、可重栽、可封装、面向结构图编程及可视化等特点,可大大提高系统仿真的效率和可靠性。在多种矢量控制方法中,按转子磁场定向的矢量控制运用较为普遍,本文将结合这种矢量控制和SIMULINK的特点,介绍一种感应电机按转子磁场定向的矢量控制系统的建模仿真方法模型,利用仿真模型,进行控制系统的仿真实验。为同类调速系统提供有效、可靠的研究分析依据。
K.Hasse于1969年提出了间接磁场定向控制(IFOC)方法，F.Blaschke于1971年提出了直接磁场定向控制(DFOC)方法，两种控制方法具有很大的不同。间接型矢量控制，即转差型矢量控制，采用磁链开环控制方式，因此不需要计算实际转子磁链的幅值和相位，而是依靠矢量控制方程中的转差公式求得转差频率，构成转差型的矢量控制系统。该转差频率和电机转速相加后，通过积分来计算转子磁链相对于定子的位置。该方法结构比较简单，动态性能基本上可以达到直流双闭环控制系统的水平。直接矢量控制才用磁链闭环控制方式，依靠测量或观测转子磁链获得转子磁链的位置信息，从而实现转矩与磁链的解耦控制。
矢量控制技术的关键在于磁场定向，而影响磁场定向的重要因素就是电机参数。感应电机在实际运行过程中，其工况会发生改变，如转子温度的变化，磁路饱和程度等。这些变化会引起电机参数的偏离，其中，以电机转子电阻参数变化最为明显。就间接矢量控制系统而言，由于转子磁链实行开环控制，因而较容易实现，但其控制器的设计性能依赖于电机的参数。当矢量控制器中转子电阻参数的设置与电机实际参数值存在偏差时，由矢量控制方程中的转差公式计算而来的转差也就不再准确，磁链定向遭到破坏，电机的动态性能变差。直接磁场定向控制转子磁链采用闭环控制。采用直接测量法获得转子磁链难度较大且存在测量误差，推广受到限制。使用观测器对转子磁链估计则依赖于感应电机的数学模型。
2.两相任意旋转坐标系(dq坐标系)下感应电机数学模型
感应电机定、转子之间相对位置的改变引起了耦合因子的变化，在同步旋转坐标系下将其解耦可得到非时变的耦合因子及独立的控制变量。在两相同步旋转坐标系中表示电压、电流和磁链等变量，可以简化计算，且易于分析电机动态特性。
dq模型是进行矢量控制系统设计和分析的模型。感应电机在dq坐标系下的电压、磁链方程经过整理可得到坐标系下矢量控制模型如下：
w&电机角速度；
s&电机漏磁系数，
3.按转子磁链定向的矢量控制方程及其解耦作用
如果取d轴沿着转子总磁链矢量
的方向，而q轴为逆时针转90&即垂直于
，当两相同步旋转坐标系按转子磁链定向时，应有：
代入转矩方程（2-6）及以上各方程可得：
从式（3-2）与式（3-3）可知转子磁链仅由定子电流励磁分量产生，与转矩分量无关，从这个意义上看，定子电流的励磁分量与转矩分量是解耦的。
式（3-4）还表明，与之间的传递函数是一阶惯性环节，其时间常数Tr为转子磁链励磁时间常数，当励磁电流分量突变时，的变化要受到励磁惯性的阻挠，这和直流电机电动机励磁绕组的惯性作用是一致的。
因此，通过分别控制励磁分量
和转矩分量即可获得类似直流电机的控制效果，且控制器的设计相对而言也比较简单。
4.感应电机矢量控制模型
基于Matlab/Simulink仿真平台建立感应电机模块。感应电机模块包括电流、磁链计算以及电磁转矩、速度、位置的计算，分别如图4-1所示。
图4-1感应电机模型
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Matlab在直流电机控制系统校正设计中的应用
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此套资料包含2套内容，全套共计270元，包含运费
第一套资料：《案例解说MATLAB典型控制应用 》出版社最新出版图书
第二套资料：《各种MATLAB控制设计加工生产工艺技术汇编》光盘，包含以下目录所对应内容，几乎涵盖了所有这方面的内容，全部汇总在一起；
图书介绍 目录如下：
第1章 MATLAB概述1.1 MATLAB的特点及组成1.1.1 MATLAB的发展历史1.1.2 MATLAB的特点1.1.3 MATLAB的功能及系统组成1.1.4 MATLAB的工作空间1.2 MATLAB的集成环境1.2.1 MATLAB命令窗口1.2.2 命令历史窗口1.2.3 编辑M文件1.3 MATLAB的通用命令1.3.1 管理命令和函数1.3.2 管理变量和工作空间1.3.3 控制命令窗口1.3.4 使用文件和工作环境1.3.5 启动和退出MATLAB1.4 MATLAB程序设计示例1.4.1 创建GUI1.4.2 GUI设计1.4.3 代码实现1.4.4 运行程序第2章 数据采集系统设计基础2.1 数据采集系统概述2.1.1 数据采集系统的含义2.1.2 数据采集系统的功能2.1.3 数据采集系统的硬件2.1.4 数据采集系统的软件2.1.5 数据采集系统的输入信号与输出信号2.2 基于PC的DAS组成2.2.1 硬件子系统2.2.2 软件子系统2.2.3 DAS仪器的特点2.3 数据采集卡2.3.1 数据采集卡的产生2.3.2 数据采集卡的组成2.3.3 数据采集卡的功能2.3.4 数据采集卡的类型2.3.5 数据采集卡的性能指标2.3.6 数据采集卡的选择2.4 典型数据采集卡的安装与测试2.4.1 研华PCI-1710HG数据采集卡2.4.2 NI PCI-6023E数据采集卡第3章 MATLAB与数据采集3.1 MATLAB的数据采集工具箱3.1.1 数据采集工具箱简介3.1.2 数据采集工具箱函数3.1.3 数据采集输入设备对象属性3.1.4 MATLAB数据采集步骤3.2 数据采集卡MATLAB编程3.2.1 概述3.2.2 模拟量输入（AI或AD）3.2.3 模拟量输出（AO或DA）3.2.4 使用触发器功能3.2.5 使用事件和回调3.3 基于声卡的MATLAB数据采集3.3.1 声卡的基本常识3.3.2 基于声卡采集的虚拟示波器第4章 基于研华数据采集卡程序设计示例4.1 模拟量输入（AI）程序设计4.1.1 硬件线路4.1.2 设计任务4.1.3 任务实现4.2 模拟量输出（AO）程序设计4.2.1 硬件线路4.2.2 设计任务4.2.3 任务实现4.3 数字量输入（DI）程序设计4.3.1 硬件线路4.3.2 设计任务4.3.3 任务实现4.4 数字量输出（DO）程序设计4.4.1 硬件线路4.4.2 设计任务4.4.3 任务实现4.5 温度测量与报警控制程序设计4.5.1 硬件线路4.5.2 设计任务4.5.3 任务实现第5章 基于NI数据采集卡程序设计示例5.1 模拟量输入（AI）程序设计5.1.1 硬件线路5.1.2 设计任务5.1.3 任务实现5.2 数字量输入（DI）程序设计5.2.1 硬件线路5.2.2 设计任务5.3 数字量输出（DO）程序设计5.3.1 硬件线路5.3.2 设计任务5.3.3 任务实现5.4 温度测量与报警控制程序设计5.4.1 硬件线路5.4.2 设计任务5.4.3 任务实现第6章 MATLAB串口通信基础6.1 串口通信标准及其应用6.1.1 RS-232C串口通信标准6.1.2 RS-485串口通信标准6.1.3 串口通信线路连接6.1.4 PC中的串口6.1.5 串口通信调试6.1.6 虚拟串口通信的使用6.2 MATLAB串口通信6.2.1 MATLAB串口通信简介6.2.2 开始使用串口IO流6.2.3 串口对象的建立6.2.4 数据的读写6.2.5 事件和函数回调6.2.6 使用控制针6.2.7 记录数据到磁盘6.2.8 保存和装载数据6.2.9 串口对象属性参考第7章 MATLAB串口通信程序设计示例7.1 PC与PC串口通信程序设计7.1.1 硬件线路7.1.2 设计任务7.1.3 任务实现7.2 PC与单片机串口通信程序设计7.2.1 硬件线路7.2.2 设计任务7.2.3 任务实现7.3 PC与智能仪器串口通信程序设计7.3.1 硬件线路7.3.2 设计任务7.3.3 任务实现7.4 PC与PLC串口通信程序设计7.4.1 硬件线路7.4.2 设计任务7.4.3 任务实现7.5 PC与GSM模块串口通信程序设计7.5.1 硬件线路7.5.2 设计任务7.5.3 任务实现7.6 PC与智能仪器构成的DCS程序设计7.6.1 硬件线路7.6.2 设计任务7.6.3 任务实现7.7 PC与远程IO模块构成的DCS程序设计7.7.1 硬件线路7.7.2 设计任务7.7.3 任务实现参考文献
光盘内容介绍 目录如下：
1 Matlab仿真在《控制工程基础》教学中的应用2 基于模糊控制器的改进耦合多电机同步控制3 基于激光跟踪仪三维控制网严密平差与软件实现4 RTK技术在煤田地震勘探中的应用5 逆变器双环控制算法仿真研究6 基于虚拟样机的数控铣床伺服控制系统7 基于模糊PID参数自整定的温度控制系统的研究8 基于改进型内模控制技术在钢厂温控系统中的应用9 基于控制点图像配准方法的研究10 异步电机直接转矩控制系统的仿真研究11 倒立摆系统的最优控制应用研究12 转差频率控制的新型异步电机矢量控制调速系统的研究和仿真13 改进遗传算法在智能悬臂梁模糊控制的应用14 模糊控制有源电力滤波器在电力推进船舶中应用15 基于比例-积分-微分控制的喷雾干燥系统的仿真研究16 锅炉炉温模糊PID控制器的设计与仿真17 逆向物流中对回收品进行分类且随机的库存控制策略研究18 matlab仿真软件在控制系统中的应用19 自动控制系统中MATLAB的应用分析20 基于matlab的某涡扇发动机主供油与转速的智能控制的研究21 基于Matlab设计频率法的控制系统校正环节22 控制系统无源校正的Matlab辅助教学软件23 注塑机温度控制方法分析与仿真24 中央空调系统智能控制方案设计25 基于ADAMS-MATLAB的磁悬浮轴承转子系统联合仿真26 高职自动控制课程教学中软件工具的应用探索27 基于Matlab/Simulink的异步电机直接转矩控制方法的研究28 基于模糊RBF神经网络的风电机组变桨距控制29 广义预测控制在锅炉燃烧控制系统中的应用30 基于MATLAB的“自动控制原理”仿真实验系统设计31 基于MATLAB GUI的自动控制原理仿真软件设计32 基于Matlab的双闭环直流电机调速系统的仿真33 碱性清洗液pH值调节中模糊专家系统的应用34 基于模糊控制的无刷直流电机的建模及仿真35 MATLAB在自动控制原理课程的教学应用36 《运动控制系统》课程虚拟实验的设计37 IMC-PID炉温控制器的设计与仿真38 基于Matlab/Simulink的异步电机矢量控制调速系统的仿真研究39 智能PID参数自整定技术在伺服系统中的应用40 精密自动浇注系统的研究　　41 一种模糊-PI双模控制系统的仿真与设计42 同步发电机励磁系统的PID控制仿真43 同步发电机PSS辅助励磁控制及MATLAB仿真44 神经网络算法在中央空调控制系统中的应用45 MATLAB在“自动控制原理”课堂教学中的应用46 自动控制原理中的MATLAB仿真技术47 基于MATLAB模糊工具箱的PID参数整定48 MATLAB与机械控制理论课程的教学整合研究49 直接转矩控制系统的Matlab建模与仿真50 无刷双馈电机数学模型研究（第二部分：性能研究）51 基于模糊逻辑的高速公路入口匝道控制52 大型油压机的多泵组合控制系统优化设计53 基于Matlab仿真的永磁同步电动机的直接转矩控制研究54 基于Matlab/Simulink的DSP控制代码开发技术55 Matlab／Simulink在高职高专“过程控制系统”教学中的应用56 基于MATLAB的材料试验机力控制系统仿真研究57 电动汽车用交流电机矢量控制系统MATLAB仿真分析　　58 基于MATLAB的自动控制系统分析59 水轮机调节系统模糊PID控制器设计及仿真研究60 控制工程中MATLAB应用的探讨61 基于DSP交流电机模糊PID控制系统的设计62 基于SVPWM的三电平整流器的研究63 火电厂锅炉主汽温模糊控制系统的研究64 基于模糊控制算法的温度控制系统65 虚拟仿真技术在《自动控制原理》课程中的应用66 基于智能积分的改进增量式PID算法67 新型MRAS无速度传感器矢量控制系统的研究68 异步电动机直接转矩控制系统研究69 HIV感染动力学模型概述70 基于联合仿真的线控转向系统控制策略的研究71 基于Matlab的变频空调模糊控制研究72 无刷双馈电机数学模型研究（第一部分：数学建模）73 Matlab在计算机控制技术课程“PID控制器参数整定”中的应用74 单周控制的单相静止无功发生器75 基于MATLAB的带钢卷取机跑偏电液伺服控制系统的PID控制76 基于Matlab/Simulink的气体分离装置多变量预测控制77 LabVIEW和Matlab混合编程的预测PID控制器研究78 内反馈斩波式串级调速控制系统研究与仿真79 基于MATLAB／Stateflow的助老服务机器人逻辑控制仿真80 基于MATLAB平台的现代控制理论研究81 自动控制原理课程教学方式探索82 单级倒立摆的自适应模糊控制方法83 基于PLC的PID控制算法的设计84 基于模糊PID控制的交流励磁调节系统的MATLAB建模与仿真85 模糊控制查询表的MATLAB实现86 Matlab／Simulink在计算机控制技术课程教学中的应用87 对交通信号灯模糊控制的自主创新性设计88 基于xPC Target的深海采矿升沉补偿控制系统的研究89 基于MATLAB软件的船载云台控制系统设计90 基于模糊PID模型的无刷直流电机转速控制91 二级倒立摆系统模型建立与LQR控制仿真　　92 基于Adams和Matlab的汽车EPS控制联合仿真　　93 基于模糊控制算法的地下水位动态预报系统设计　　94 基于BP神经网络PID控制在热力站的应用　　95 基于MATLAB／Simulink的直升机载导弹制导控制系统建模与仿真　　96 基于Matlab的交流感应电机矢量控制系统研究97 电动汽车用永磁无刷直流电机PID控制器设计及仿真98 Matlab汽车运动控制系统设计99 具有同步续流的电动车用直流电机控制器设计100 MATLAB在《自动控制原理》教学中的应用101 MATLAB仿真在自动控制原理多媒体辅助教学中的应用102 汽车半主动悬架系统模糊控制仿真研究103 应用混合伪并行遗传算法优化BLDCM的转速控制器104 转差频率矢量控制的电机调速系统设计与研究105 基于MatLab的永磁直流电动机调速控制算法研究106 基于Matlab的单相异步电机调速系统仿真设计107 基于B样条函数的全自动电烤箱的模糊控制分析108 基于ADAMS和MATLAB的汽车ESP系统的联合仿真109 基于Matlab的异步电动机间接矢量控制系统研究110 异步电机的模糊PID矢量控制111 基于Matlab/RTW的语音识别及无线控制系统112 MathWorks发布2010b版MATLAB和SIMULINK产品系列113 CANoe-Matlab联合仿真在DCT总线控制中的应用114 基于Matlab仿真的自动控制原理教学改革研究115 “控制工程数学基础”教学中Matlab仿真的辅助应用116 基于电阻压降补偿的直接转矩控制的研究117 基于新型磁链的转矩控制异步电机软启动118 智能车参数自校正方向模糊控制器的设计119 基于矿井提升机VC控制调速系统的研究120 基于模糊控制的汽车灯光随动系统仿真121 Matlab在现代控制理论教学中的应用122 一类线性不确定切换系统的非脆弱控制器设计123 数控开关电源的研究124 Matlab在直流电机控制系统校正设计中的应用125 模糊控制在空气球实验系统中的应用　　126 控制理论课程网络化教学与实验　　127 应用Matlab对异步电机传动系统数字控制的稳定性研究128 倒立摆的自调整模糊控制器设计及稳定性分析129 冷带轧机厚度控制系统的智能优化控制130 模糊控制在座舱压力调节系统中的仿真及应用131 自动控制原理虚拟实验系统开发132 CHEN混沌系统的同步控制133 永磁交流同步电机伺服系统控制策略及仿真134 基于模糊神经网络的温度控制系统研究135 MATLAB在自动控制原理课程中的应用136 发动机排气噪声主动控制的LMS算法仿真研究137 基于内模控制的数控转塔冲床单冲控制器设计与仿真138 VB和MATLAB在液压比例位置控制回路的应用139 基于Web和Matlab自动控制原理虚拟实验平台的设计140 Matlab在《自动控制原理》教学课件中的应用141 基于PID控制的数控机床进给伺服系统的建模与仿真142 基于遗传算法的PID控制器参数优化与仿真143 MATLAB在空调自动控制系统中的应用144 基于MATLAB的数字PID直流电机调速系统的实现145 单神经元PID在多电机同步控制中的应用146 《控制工程基础》课程教学改革与实践147 一种新型高压变频器的输出谐波仿真分析148 基于dSPACE的电机控制系统实验平台研究149 单神经元PID在多电机控制中的应用150 基于MATLAB的励磁控制系统模型设计151 计算机仿真技术在ABS中的应用152 基于CORDIC算法的改进NCO实现技术及其性能分析153 基于MATLAB在控制系统课程教学中的应用154 基于MATLAB的离散系统仿真程序设计155 基于Matlab的无刷直流电机模糊自适应PID控制仿真156 一种单参数PID控制算法参数整定方法研究157 带电压反馈的非线性最优励磁控制器设计158 六自由度农业采摘机器人驱动控制仿真研究159 基于Matlab／Simulink的CNC粉末压机液压控制系统仿真分析160 双缸同步液压系统Fuzzy―PID控制仿真研究161 异步电机直接转矩控制的仿真研究162 基于PM RSM模型解耦的电流控制器性能研究163 基于MATLAB／Simulink下加热炉传递函数的PID仿真试验164 基于神经网络模型预测控制的混沌运动的研究165 “运动控制系统”课程教学探讨166 基于《自动控制原理与应用》课程多种形式教学方法的探讨167 工程机械电液比例阀控制系统模糊PID控制器研究168 PID控制器在混凝土疲劳试验机电液伺服系统中的应用研究169 ADAMS与MATLAB软件在汽车悬架系统优化及控制中的应用170 码垛机器人的动力学仿真及控制研究171 模糊滑模变结构矢量变频调速系统建模与仿真172 高功率因素的PWM整流器滤波的MATLAB仿真173 基于PLC和模糊控制的电梯智能控制系统研究174 基于单神经元PID控制的直流无刷电机调速系统的建模与仿真175 基于MCGS和MATLAB的薄膜厚度控制系统仿真176 模糊自适应PID控制在空调系统中的应用177 MATLAB在自动控制系统中应用研究178 基于智能PID整定的温度控制系统设计179 永磁同步电动机直接转矩控制的研究180 矩阵式变换器的建模仿真研究181 MATLAB在自动控制原理教学中的应用182 统一电能质量调节器相关技术问题探讨183 基于Web和MATLAB的控制系统虚拟实验室的研究与实现184 基于联合仿真的汽车转弯制动ABS模糊控制研究185 基于C＋＋ Builder和MATLAB混合编程实现某丝驱动控制系统的力空间分析186 Matlab在《自动控制原理》教学中的应用187 浅析模糊控制在恒温控制器中的应用188 遗传算法在自动泊车辅助系统模糊控制中的应用189 提升机基于双馈调速的研究190 基于Matlab/Simulink和GUI的运动控制系统虚拟实验平台设计
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电柜的话其实是plc很类似啦，用multisim就可以仿真plc，当然prot旦矗测匪爻睹诧色超姬ues也是可以的，因为我也看过人家做很大型的继电器仿真，只是里面没有定时器
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用matlab里的simulink试旦矗测匪爻睹诧色超姬试吧 我毕业设计用的这个 感觉你说的这些器件simulink用起来很方便
这个我早有接触，这个不适合我啊
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