• Сіверськ 200 8
  • Структурна і функціональна схеми системи
  • Короткий опис етапів і особливостей процесу моделювання
  • Складання математичної моделі для системи "ЕМУ - Д"
  • Лістинг програм розрахунку та графіки перехідних процесів
  • Пуск ДПТ при нелінійному моменті опору механізму
  • Результати програми розрахунку перехідних процесів в системі "ЕМУ-Д"


  • Дата конвертації24.03.2017
    Розмір12.16 Kb.
    Типреферат

    Скачати 12.16 Kb.

    Імітаційне структурний моделювання системи

    Сіверська Державна Технологічна Академія

    Імітаційне структурний моделювання системи ЕП на ЦВМ з урахуванням нелінійностей

    Сіверськ 200 8

    Мета роботи

    Методом цифрового імітаційного моделювання досліджувати перехідні процеси в елементах електроприводу і автоматичній системі регулювання з урахуванням впливу нелінійного моменту навантаження.

    Структурна і функціональна схеми системи

    Мал. 1 - Функціональна схема системи "ЕМУ - Д"

    Мал. 2 - Структурна схема системи "ЕМУ - Д"

    Технічні дані

    Дані для розрахунку представлені в таблиці 1.

    Таблиця 1 - Дані для розрахунку

    еМУ двигун ТГ
    Е ему До 1 Т у До 2 Т кз R я ему U н I w н R Яц Т Яц Т ем До тг
    В - з - з Ом В А рад / с Ом з з У × з
    230 1,5 0,05 1,5 0,17 5,3 220 4,25 157 2,9 0,02 0,18 1

    Нелінійна залежність моменту опору механізму наведена на рис. 3.

    Мал. 3 - Нелінійна залежність моменту опору механізму

    Короткий опис етапів і особливостей процесу моделювання

    На першому етапі необхідно оцінити всі можливі алгоритми функціонування системи і вибрати найбільш повно відповідає меті моделювання. Цей етап закінчується прийняттям припущень і оцінкою обмежень для процесу моделювання.

    Другий етап передбачає створення математичних моделей системи та навколишнього середовища з урахуванням результатів і висновків першого етапу, причому, математичні моделі можуть містити взаємопов'язані підсистеми і елементи.

    Третій етап містить вибір способу вирішення рівнянь математичної моделі. Потім розробляється алгоритм вирішення задачі і пишеться програма вибрана мова (PASCAL).

    Заключний, четвертий етап містить налагодження програми. Введення даних, безпосереднє рішення задачі, висновок і аналіз результатів.

    Складання математичної моделі для системи "ЕМУ - Д"

    На схемі (рис. 2) ему представлений у вигляді двох апериодических ланок з коефіцієнтами К1 першого і К 2 другого каскадів посилення і постійними часу Т у обмотки управління і Т кз короткозамкненою обмотки. Структурна схема двигуна складається з безінерційного, інтегруючого і апериодического ланок, параметри яких визначаються опором якірного ланцюга R Яц, електромагнітної - Т Яц і електромеханічної - Т ем постійними часу, а коефіцієнт передачі безінерційного ланки З розраховується за номінальними даними двигуна.

    Визначаємо величину сигналу помилки на вході системи:

    Для отримання приватного рішення чисельним методом, наприклад, Ейлера першого порядку необхідні кінцево-різницеві рівняння. Найзручніше здійснити перехід від передавальної функції ланки до кінцево-різницевого рівняння.

    В результаті переходу до кінцево-різницевих рівнянь отримаємо рівняння для покрокового машинного рішення чисельним методом Ейлера першого порядку для апериодических ланок:

    ,

    ,

    Знаходимо ЕРС управління е у на другому сумматоре схеми:

    .

    ,

    Моделювання нелінійного моменту опору механізму через трудомісткість опису його диференціальнимирівняннями проведемо з використанням логічних залежностей:

    - Під час пуску:

    якщо , то ;

    , то

    Визначимо величину сумарного струму на третьому сумматоре схеми:

    .

    В результаті переходу до кінцево-різницевих рівнянь отримаємо рівняння для покрокового машинного рішення чисельним методом Ейлера першого порядку для інтегруючого ланки:

    ,

    Алгоритм розрахунку перехідних процесів в системі "ЕМУ - Д"

    Вирази, наведені в пункті 5, є вихідними для складання алгоритму розв'язання задачі, в якому передбачено кінцевий час розрахунку перехідного процесу t пп з кроком інтегрування Dt.

    Алгоритм, представлений на рис. 3, відповідає пуску ДПТ при нелінійному моменті опору механізму.

    Мал. 4 - Алгоритм розрахунку перехідних процесів в системі "ЕМУ - Д"

    Лістинг програм розрахунку та графіки перехідних процесів

    Пуск ДПТ при лінійному моменті опору механізму

    program map;

    uses graph;

    var

    wnom, t, eu, Uvx, Tac, inl, ic, isum, inom, ia, w, k1, k2, ktg, du, ekz, emu, dt,

    tpp, rc, Tu, Tkz, c, Tem: real;

    x, y, gd, gm: integer;

    begin

    tpp: = 12;

    wnom: = 157;

    c: = 1.322;

    dt: = 0.001;

    Uvx: = 10;

    k1: = 1.5;

    k2: = 1.5;

    Tu: = 0.05;

    Tkz: = 0.17;

    rc: = 5.3;

    inom: = 4.25;

    Tac: = 0.02;

    Tem: = 0.18;

    ktg: = 1;

    w: = 0;

    gd: = vga; initgraph (gd, gm, 'c: \ BPascal \ BGI');

    setlinestyle (1,0,1); setcolor (2);

    for x: = 0 to 9 do

    line (x * 70,0, x * 70,199);

    for y: = 0 to 9 do

    line (0, y * 20,639, y * 20);

    setcolor (5);

    setlinestyle (0,0,1); setcolor (6);

    line (0,120,639,120);

    line (70,0,70,199);

    setcolor (4); outtextxy (10,10, 'w, rad / sec');

    setcolor (4); outtextxy (90,10, 'Isum, A');

    setcolor (4); outtextxy (580,125, 't, sec');

    setcolor (7); outtextxy (120,125, '1,5 3.0 4.5 6.0 7.5 9.0');

    setcolor (7); outtextxy (40,100, '4,0');

    setcolor (7); outtextxy (40,80, '8,0');

    setcolor (7); outtextxy (40,60, '12, 0 '); setcolor (7); outtextxy (40,40, '16, 0 ');

    ic: = 0.1 * inom;

    while t

    begin

    du: = Uvx-w * ktg;

    ekz: = ekz + (k1 * du-ekz) * (dt / Tu);

    emu: = emu + (k2 * ekz-emu) * (dt / Tkz);

    eu: = emu-w * c;

    ia: = ia + ((eu / rc) -ia) * (dt / Tac);

    isum: = ia-ic;

    w: = w + ((rc * isum * dt) / (c * Tem));

    t: = t + dt;

    putpixel (round (70 + t * 700 / tpp), round (120-w * 5), 1);

    putpixel (round (70 + t * 700 / tpp), round (120-Isum * 5), 4);

    end;

    readln;

    closegraph;

    writeln ( 'Pusk DPT pri lineinom momente soprotivleniya');

    writeln ( '');

    writeln ( 'Chastota vrasheniya w =', w: 6: 2);

    writeln ( 'Tok yakorya ia: =', ia: 4: 2);

    writeln ( 'Signal oshibki dU =', ia: 4: 2);

    writeln ( 'EDS kz Ekz =', ekz: 6: 2);

    writeln ( 'EDS emu Emu =', emu: 6: 2);

    writeln ( 'EDS oy Ey =', eu: 4: 2);

    writeln ( 'isum =', isum: 4: 2);

    readln;

    end.

    Пуск ДПТ при нелінійному моменті опору механізму

    program map;

    uses graph;

    var

    wnom, t, eu, Uvx, Tac, inl, ic, isum, inom, ia, w, k1, k2, ktg, du, ekz, emu, dt,

    tpp, rc, Tu, Tkz, c, Tem, inel: real;

    x, y, gd, gm: integer;

    begin

    gd: = vga; initgraph (gd, gm, 'c: \ BPascal \ BGI');

    tpp: = 2;

    wnom: = 157;

    c: = 1.322;

    dt: = 0.001;

    Uvx: = 10;

    k1: = 1.5;

    k2: = 1.5;

    Tu: = 0.05;

    Tkz: = 0.17;

    rc: = 5.3;

    inom: = 4.25;

    Tac: = 0.02;

    Tem: = 0.18;

    ktg: = 1;

    w: = 0;

    setlinestyle (1,0,1); setcolor (2);

    for x: = 0 to 9 do

    line (x * 70,0, x * 70,199);

    for y: = 0 to 9 do

    line (0, y * 20,639, y * 20);

    setcolor (5);

    setlinestyle (0,0,1); setcolor (6);

    line (0,120,639,120);

    line (70,0,70,199);

    setcolor (4); outtextxy (10,10, 'w, rad / sec');

    setcolor (4); outtextxy (90,10, 'Isum, A');

    setcolor (4); outtextxy (580,125, 't, sec');

    setcolor (7); outtextxy (120,125, '6,0 12.0 18.0 24.0 30.0 36.0 42.0 48.0');

    ic: = 0.1 * inom;

    while t

    begin

    du: = Uvx-w * ktg;

    ekz: = ekz + (k1 * du-ekz) * (dt / Tu);

    emu: = emu + (k2 * ekz-emu) * (dt / Tkz);

    eu: = emu-w * c;

    if 0 0.5 * wnom THEN inel: = 0.5 * inom;

    isum: = ia- (ic + inel);

    w: = w + ((rc * isum * dt) / (c * Tem));

    t: = t + dt;

    putpixel (round (70 + t * 700 / tpp), round (120-w * 0.100), 1);

    putpixel (round (70 + t * 700 / tpp), round (120-isum * 9), 4);

    end;

    readln;

    closegraph;

    writeln ( 'Pusk DPT pri nelineinom momente soprotivleniya');

    writeln ( '');

    writeln ( 'Chastota vrasheniya w =', w: 6: 2);

    writeln ( 'Tok yakorya ia: =', ia: 4: 2);

    writeln ( 'Signal oshibki dU =', ia: 4: 2);

    writeln ( 'EDS kz Ekz =', ekz: 6: 2);

    writeln ( 'EDS emu Emu =', emu: 6: 2);

    writeln ( 'EDS oy Ey =', eu: 4: 2);

    writeln ( 'isum =', isum: 4: 2);

    readln;

    end.

    Результати програми розрахунку перехідних процесів в системі "ЕМУ-Д"

    Пуск ДПТ при лінійному моменті навантаження:

    W = 51 с -1, i a = 0,44 А, dU = 32.17 B, E kz = 48.28 B, E mu = 72.55 B, E y = 1.26 B, i sum = 0.02 A

    Пуск ДПТ при нелінійному моменті навантаження:

    W = 54.4 с -1, i a = 2,20 А, dU = 31.8 B, E kz = 50.78 B, E mu = 81.12 B, E y = 4.86 B, i sum = 0.02 A