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。
操作方法
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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。
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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；“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。
- 04
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。
- 06
绘制机械特性曲线 【参考指令】 %根据实际测量数据，设置拟合的机械特性曲线的范围 spd_high=1124:5:1153; %设置高转速范围 spd_low=0:5:697; %设置低转速范围 figure %绘制低转速机械特性 Tor=T(spd_low); plot(spd_low,Tor,'r--','linewidth',3); hold on %绘制高转速机械特性 Tor=T(spd_high); plot(spd_high,Tor,'r--','linewidth',3); hold on %绘制试验机械特性 plot(speed_load,torque_load,'r--','linewidth',3); hold on 得到下图的机械特性曲线
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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，最后得出的电机效率MAP图见下图。