（终稿）【毕业设计论文】具有倒计时功能的交通灯设计.doc（最终版）㊣精品文档值得下载

宙，小至原子，只要存在着相互关联相互制约的关系，形成个整体，实现种目的的均可以认为是系统。

如果想定量地研究系统地行为，可以将其本身的特性及内部的相互关系抽象出来，构造出系统的模型。

系统的模型分为物理模型和数学模型。

由于计算机技术的迅速发展和广泛应用，数学模型的应用越来越普遍。

系统的数学模型是描述系统动态特性的数学表达式，用来表示系统运动过程中的各个量的关系，是分析设计系统的依据。

从它所描述系统的运动性质和数学工具来分，又可以分为连续系统离散时间系统离散事件系统混杂系统等。

还可细分为线性非线性定常时变集中参数分布参数确定性随机等子类。

系统仿真是根据被研究的真实系统的数学模型研究系统性能的门学科，现在尤指利用计算机去研究数学模型行为的方法。

计算机仿真的基本内容包括系统模型算法计算机程序设计与仿真结果显示分析与验证等环节。

仿真软件的发展状况与应用早期的计算机仿真技术大致经历了几个阶段世纪年代模拟计算机仿真年代初数字仿真年代早期仿真语言的出现等。

年代出现的面向对象仿真技术为系统仿真方法注入了活力。

我国早在年代就开始研究仿真技术了，当时主要用于国防领域，以模拟计算机的仿真为主。

年代初开始应用数字计算机进行仿真。

随着数字计算机的普及，近年以来，国际国内出现了许多专门用于计算机数字仿真的仿真语言与工具，如，等。

概述是国际上仿真领域最权威最实用的计算机工具。

它是公司于年推出的套高性能的数值计算和可视化数学软件，被誉为巨人肩上的工具。

是种应用于计算技术的高性能语言。

它将计算，可视化和编程结合在个易于使用的环境中，此而将问题解决方案表示成我们所熟悉的数学符号，其典型的使用包括数学计算运算法则的推导模型仿真和还原数据分析，采集及可视化科技和工程制图开发软件，包括图形用户界面的建立是个交互式系统，它的基本数据元素是矩阵，且不需要指定大小。

通过它可以解制系统仿真与计算机辅助设计沈阳东北大学出版社，。

陈衍同步电机运行基本理论与计算机算法北京水力电子出版社，。

李发海王岩电机与拖动基础第版北京清华大学出版社，。

与工程应用北京电子工业出版社，。

李海涛邓樱基础与应用技巧北京国防工业出版社，。

烟台南山学院毕业论文题目具有倒计时功能的交通灯设计姓名吴俊生所在学院计算机与电气自动化工程学院所学专业电子信息工程班级级班学号指导教师吕玉兰完成时间年月同步电机模型的仿真摘要采用电力电子变频装置实现电压频率协调控制，改变了同步电机历来的恒速运行不能调速的面貌，使它和异步电机样成为调速电机大家庭的员。

本文针对同步电机中具有代表性的凸极机，在忽略了部分对误差影响较小而使算法复杂度大大增加的因素如谐波磁势等，对其内部电流电压磁通磁链及转矩的相互关系进行了系列定量分析，建立了简化的基于三相变量上的数学模型，并将其进行派克变换，转换成易于计算机控制的坐标下的模型。

再使用中用于仿真模拟系统的对系统的各个部分进行封装及连接，系统总体分为电源转换器电机内部模拟控制反馈四个主要部分，并为其设计了专用的模块，同时对其中的系列参数进行了配置。

系统启动仿真后，在经历了开始的振荡后，各输出相对于输出时间的响应较稳定。

关键词同步电机模型仿真。

，言引言世界工业进步的个重要因素是过去几十年中工厂自动化的不断完善。

在上个世纪年代初叶，席卷全球世界先进工业国家的石油危机，迫使他们投入大量人力和财力去研究高效高性能的交流调速系统，期望用它来节约能源。

经过十年左右的努力，到了年代大见成效，高性能交流调速系统应用的比例逐年上升，能源危机从而得以缓解。

从此以后，高性能交流电机的研究从未再停止过。

而且众所周知，电机的数学模型是多变量强耦合的非线性系统。

对非线性系统中的混沌和分支现象的研究是当前非线性科学研究的热点，在理论上计算机仿真以及实验上都有了些研究成果，提出了些方法。

但要从理论上研究个非线性动力系统，般比较困难，我们往往希望在保持其动力学特性的基础上，将其简化。

要简化个动力系统，有两条途径是减少系统的维数二是消除非线性。

同步电机概述同步电机历来是以转速与电源频率严格保持同步而著称的，只要电源频率保持恒定，同步电动机的转速就绝对不变。

小到电钟和记录仪表的定时旋转机构，大到大型同步电动机直流发电机组，无不利器转速恒定的特点。

除此以外，同步电动机还有个突出的优点，就是可以控制励磁来调节它的功率因数，可使功率因数高到甚至超前。

在个工厂中只需要少数几台大容量恒转速的设备例如水泵空气压缩机等采用同步电动机，就足以改善全厂的功率因数。

由于同步电动机起动费事重载有振荡以至于失步的危险，因此除了上述要求以外，般的工业设备很少应用。

自从电力电子变频技术蓬勃发展以后，情况就完全改变了。

采用电压频率协调控制后，同步电动机便和同步电动机样成为调速电机大家庭的员。

原来阻碍同步电动机广泛应用的问题已经得到解决。

例如起动问题，既然频率可以由低调到高，转速也就逐渐升高，不需要任何其他起动措施，甚至有些容量达数万千瓦的大型高速拖动电机，还专门配上变频装置作为软起动设备。

再如失步问题，其起因本来就是由于旋转磁场的同步转速固定不变，电机转子落后的角度太大时便造成失步，现在有了转速和频率的闭环控制，同步转速可以跟着改变，失步问题自然也就不存在了。

所以，同步电机的应用已日趋广泛，同步电机将在今后的电机系统研究中占有重要的地位。

系统仿真技术概述系统是由客观世界中实体与实体间的相互作用和相互依赖关系构成的具有种特定功能的有机整体。

系统的分类方法是多种多样的，习惯上依照其应用范围可以将系统分为工程系统和非工程系统。

工程系统的含义，目录第章引言引言同步电机概述系统仿真技术概述仿真软件的发展状况与应用概述概述小结第章同步电机基本原理理想同步电机模型的建立第章仿真系统总体设计系统对象系统分块控制反馈环节第章仿真系统详细设计总体设计具体设计控制反馈环节第章系统仿真运行输出结果稳定情况小结第章结论第章致谢参考文献第章第章仿真系统详细设计总体设计整个仿真系统总体设计如图所示，共有九个变量输出到工作空间，分别为其封装的子模块共有三个，重左到右分别为电源模块，坐标转换模块，中心电机模块。

其中为负载转矩，具体输入为个短时间的脉冲函数。

图系统总体框图具体设计电源电源设计主要输入由个电源频率和个电压幅值组成，如图所示图电源模块框图设计中用了两个同斜率不同起始时间的斜坡函数，来模拟电机通上电源后的初始电源频率和幅值，以频率为例，首先将第个斜坡函数斜率定义为起始时间定义为，第二个斜坡函数斜率定义为，起始时间为然后再加上个常数，构成的输出函数为个从开始到的个斜坡，而后稳定的波形，如图，而后给予个的增益，即为电机角速率，加上个积分环节后接入多路信号复合器电压值设计同上，将输出波形加上的增益送入多路信号复合器，然后通过个模块实现以下算式，从而输出三相电压为电源频率，为电压幅值转换器从模拟电源得到的只是三相电压，为了模型计算，需将其转化成坐标下的值，转化器设计如图图坐标转换模块其原理是将三相电流表示为矩机的起动特性，从输出图象可以看出，系统在经历了开始的动荡后，在段时间内稳定在定转速上，达到稳定状态。

证明设计基本达到了预期目标。

第章结论由于面向对象技术存在系列突出优点，近年来这种技术越来越受到人们的重视，对它的应用和研究遍及计算机软件和硬件的各个领域。

用模块化抽象局部化和模块独立等原理及结构程序设计技术指导面向对象程序设计，能够提高软件的开发效率，增加软件的可理解性和可维护性。

当功能需求变化时，无须重新创建工程，只须在原有的基础上作些增加删除或修改即可。

而且如要产生新的功能也可用原有的类派生而成，可继承原有类中可重用的部分，这样就可以减少不必要的工作量。

本次设计主要运用了模拟了同步电机的起动运行情况，设计过程中的主要障碍在于电机数学模型的推导得出，旦得出数学模型，建模的工作就能较轻松的进行。

由于计算机仿真模拟必然是今后工业研究发展的主要手段，因此本设计对今后的仿真工作有定的参考。

然而对于同步电机而言，实际运用中的主要调速手段为变频控制，因此有必要在今后的研究工作中加入变频器控制从而体现其实用价值。

第章致谢在这次毕业设计的完成过程中，得到许多老师和同学的帮助与鼓励，使我能够顺利地完成毕业设计，我在此对他们表示衷心的感谢。

首先，我诚挚地感谢我的导师柴利老师。

他严谨的治学态度对知识不懈的追求，必将使我受益终身。

柴老师在毕业设计过程中给予了我谆谆教诲和无私帮助。