Реферат: Имитационное структурное моделирование системы

Методом цифрового имитационного моделирования исследовать переходные процессы в элементах электропривода и автоматической системе регулирования с учетом влияния нелинейного момента нагрузки.

Структурная и функциональная схемы системы

Рис. 1 – Функциональная схема системы “ЭМУ – Д”

Рис. 2 – Структурная схема системы “ЭМУ – Д”

Технические данные

Данные для расчета представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Данные для расчета

Нелинейная зависимость момента сопротивления механизма приведена на рис. 3.

Рис. 3 - Нелинейная зависимость момента сопротивления механизма

Краткое описание этапов и особенностей процесса моделирования

На первом этапе необходимо оценить все возможные алгоритмы функционирования системы и выбрать наиболее полно отвечающий цели моделирования. Этот этап заканчивается принятием допущений и оценкой ограничений для процесса моделирования.

Второй этап подразумевает создание математических моделей системы и окружающей среды с учетом результатов и выводов первого этапа, причем, математические модели могут содержать взаимосвязанные подсистемы и элементы.

Третий этап содержит выбор способа решения уравнений математической модели. Затем разрабатывается алгоритм решения задачи и пишется программа на выбранном языке (PASCAL).

Заключительный, четвертый этап содержит отладку программы. Ввод данных, непосредственное решение задачи, вывод и анализ результатов.

Составление математической модели для системы “ЭМУ – Д”

На схеме (рис. 2) ЭМУ представлен в виде двух апериодических звеньев с коэффициентами К₁ первого и К₂ второго каскадов усиления и постоянными времени Т_у обмотки управления и Т_кз короткозамкнутой обмотки. Структурная схема двигателя состоит из безинерционного, интегрирующего и апериодического звеньев, параметры которых определяются сопротивлением якорной цепи R_яц , электромагнитной – Т_яц и электромеханической – Т_эм постоянными времени, а коэффициент передачи безинерционного звена С рассчитывается по номинальным данным двигателя.

Определяем величину сигнала ошибки на входе системы:

Для получения частного решения численным методом, например, Эйлера первого порядка необходимы конечно-разностные уравнения. Удобнее всего осуществить переход от передаточной функции звена к конечно-разностному уравнению.

В результате перехода к конечно-разностным уравнениям получим уравнения для пошагового машинного решения численным методом Эйлера первого порядка для апериодических звеньев:

,

,

Находим ЭДС управления е_у на втором сумматоре схемы:

.

,

Моделирование нелинейного момента сопротивления механизма из-за трудоемкости описания его дифференциальными уравнениями проведем с использованием логических зависимостей:

– при пуске:

если , то ;

, то

Определим величину суммарного тока на третьем сумматоре схемы:

--> ЧИТАТЬ ПОЛНОСТЬЮ <--