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用MATLAB绘制电机效率MAP图

今天给大家介绍如何用MATLAB绘制电机效率MAP图。所谓效率MAP图,就是电机(和控制器)在给定转速和转矩下的效率分布。电机(和控制器)的效率是电机转速和输出转矩的二元函数,在三维坐标中是一个曲面。当我们用不同值的效率平面(平行于T-n平面的平面)去“切”这个曲面,并将切线投影到T-n平面上,即是电机的效率MAP图。这与地理上的等高线图非常相像,所以我们用contour函数来绘制电机效率MAP图。
工具/原料
1

试验数据(xls格式)

2

MATLAB

方法/步骤
1

数据准备        以一台2kW无刷直流电机为例,效率试验和加载试验获得的数据如下图,为常见的xls格式(即Excel表格),加载试验的数据主要用于绘制电机的机械特性。

2

数据导入      将试验数据导入MATLAB,并生成转速向量、转矩向量和效率向量。注意,三个向量的长度必须一致。这里我们用到xlsread函数。【参考指令】speed_load=xlsread('location.xls','sheet1','A2:A14');     %导入加载试验转速数据torque_load=xlsread('location.xls','sheet1','B2:B14');    %导入加载试验转矩数据speed_eff=xlsread('location.xls','sheet2','A2:A1492');   %导入效率试验转速数据torque_eff=xlsread('location.xls','sheet2','B2:B1492');   %导入效率试验转矩数据efficiency_eff=xlsread('location.xls','sheet2','C2:C1492');     %导入效率试验效率数据       解释:“location”为加载试验数据的保存路径;“sheet1”为数据所在的页;川汽“A2:A14”为转速数据所在的单元格;句尾分号可加可不加,若不加,MATLAB将在指令窗口中输出各向量的全部值,方便检查。

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设置效率曲线数值向量【参考指令】value_eff=[70, 75, 80,81, 84,90];       解释:value_eff向量用于设置效率MAP图中各曲线的标定数值,作为contour函数的调用参数。向量值和长度根据实际电机设置,向量维数越高,MAP曲线越密。

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拟合机械特性曲线【参考指令】t1=polyfit(speed_load, torque_load,1)       解释:polyfit函数用于拟合转速和转矩的关系。直流无刷电机的机械特性是一条直线,所以维数设为“1”,具体用法参见MATLAB的Help文档。输入该指令后按“Enter”键,得到两个参数-0.0782和90.1554,即可得到电机的机械特性函数Tor=-0.0782*spd+90.1554。

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编写机械特性函数       新建一个M文件,建立机械特性函数【参考指令】function Tor=T(spd)Tor=-0.0782*spd+90.1554;end       并保存在MATLAB的文档路径中,一般为“C:\Users\用户名\Documents\MATLAB”。这时,MATLAB的Current Directory中就会出现一个新的M文件“T”,供MATLAB调用。

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绘制效率MAP    这里用到contour函数,具体参见Help文档。【参考指令】[SPEED,TORQUE]=meshgrid(0:10:1200,0:1:100);                  %标定坐标范围EFFICIENCY=griddata(speed_eff,torque_eff,efficiency_eff,SPEED,TORQUE,'v4');   %插值[c,h]=contour(SPEED,TORQUE,EFFICIENCY,value_eff);              %MAP图

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标定效率数值【参考指令】clabel(c,h,value_eff);

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【设定坐标、标题等】       可用指令设置,也可以在figure的insert菜单中直接设置。

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其他       电机效率MAP图通常只要求机械特性以下的部分,这个可以截图到各种图片处理软件进行处理,痕孝最后得出的电机效率MAP图见下图。

注意事项
1

转速向量、转矩向量和效率向量的维数必须一致;

2

理论上同一转速-转矩下的效率值是唯一的,若试验数据出现冲突,最好剔除,否则MATLAB会取效率的平均值;

3

机械特性函数务必保存在上述路径,否则MATLAB不能识别这个自定义函数。

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