Материал: Моделирование электроприводов. лабораторный практикум. Фурсов В.Б

Л абораторная работа №1

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

В.Б. Фурсов

Моделирование электроприводОВ:

ЛАБОРАТОРНЫй практикум

Утверждено Редакционно-издательским советом университета

в качестве учебного пособия

Воронеж 2014

УДК 621.30(076.1)+681.324

Фурсов В.Б. Моделирование электроприводов: лабораторный практикум: учеб. пособие [Электронный ресурс]. – Электрон. текстовые и граф. данные (2,0 Мб) / В.Б. Фурсов. – Воронеж: ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014. – 1 электрон. опт. диск (CD-ROM) : цв. – Систем. требования : ПК 500 и выше ; 256 Мб ОЗУ ; Windows XP ; SVGA с разрешением 1024x768 ; MS Word 2007 или более поздняя версия ; CD-ROM дисковод ; мышь. – Загл. с экрана. – Диск и сопровод. материал помещены в контейнер 12х14 см.

Лабораторный практикум является руководством к выполнению студентами одиннадцати лабораторных работ, посвященных моделированию от простых систем автоматического регулирования до цифровых систем управления по дисциплине «Моделирование в технике». Предназначен для студентов четвертого курса.

Издание соответствует требованиям Федерального государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 140400.62 «Электроэнергетика и электротехника» (профиль «Электропривод и автоматика»).

Табл. 12. Ил. 72. Библиогр.: 6 назв.

Рецензенты: кафедра электрификации сельского хозяйства Воронежского государственного аграрного университета имени императора Петра I (зав. кафедрой канд. техн. наук, доц. В.В. Картавцев);

канд. техн. наук, доц. Ю.В. Писаревский

© Фурсов В.Б., 2014

© Оформление. ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет», 2014

Введение

Предлагаемый лабораторный практикум выполнялся не один год студентами старших курсов и, как показывает опыт, вызывает определенные трудности, связанные и с вычислительной стороной, и, непосредственно, с простой последовательностью действий. Хотя самостоятельное выполнение всегда приветствуется, нужно заметить, что без подсказок и выявления ошибок решение недопустимо затягивается. Целью практикума является самостоятельное выполнение достаточно сложных задач по моделированию, т.е. умение строить модели и получать решение, кроме того, более полное и глубокое понимание протекающих процессов в электроприводе, и, наконец, оценка адекватности построенной модели реальному устройству.

Лабораторная работа № 1 Моделирование линейных систем автоматического управления. Построение частотных характеристик

На рисунках приведены структурные схемы систем автоматического регулирования (САР), заданы передаточные функции различных звеньев САР. В соответствии с вариантом:

1. Рассчитайте

• амплитудно-частотную (ФЧХ) и фазо-частотную (ФЧХ) характеристики разомкнутой и замкнутой системы; по ним определите, устойчива САР или нет;

• амплитудно-фазовая характеристику;

• частотную характеристику Никольса;

• нули и полюса линейной САР;

2. Рассчитайте переходную характеристику САР. Соответствует ли переходный процесс различным частотным характеристикам?

____________________________________________________________________________

Вариант 1

.

K₁ = 0.35; K₂ = 0.1; K₃ = 0.5;

; k_S = 33.4; T_S = 0.13 c;

; k_V = 0.57; T_c = 0.33 c; T_o = 0.143 c;  = 0.01;

; T₂ = 10 c. ____________________________________________________________________________

Вариант 2

K₁ = 6600; K₅ =0.16; K₆ = 82.5; K₉ = 0.002;

; k₂ = 0.5; T₁ = 0.05 c;

; k₃ = 12.6; T₂ = 0.13 c;

; k₄ = 5.75; T₃ = 0.15 c;

; k₇ = 19; T₄ = 0.0373;  = 5;

; k₈ = 0.28; T₅ = 0.25.

Подводные камни встречаются везде: при подготовке данных, при построении модели – выборе модели, в процессе вычислений (решение, например, зависит от решателя) и в процессе анализа решений. Умение обходить камни приходит с опытом, поэтому для обучения наилучшие результаты получаются при моделировании реальных устройств, для которых есть экспериментальные данные.

В настоящее время при хорошей подготовке исходных данных и умелом исследователе, можно почти полностью спроектировать реальную установку без натурных испытаний. Правда, не всегда удается получить отдельные компоненты с заранее оговоренными свойствами – описание не совпадает с реальностью.

Предлагаемые лабораторные работы не претендуют на столь глубокое изучение, для этого должна быть уникальная лабораторная база, которой, к сожалению, нет. Но создавать модели очень близкие к реальности и получать почти ”экспериментальные” решения оказывается посильной задачей. Вообще, точность моделирования можно увеличивать до бесконечности, но в этом нет необходимости – важнее найти определяющие факторы. Например, в следящей системе с двигателем постоянного тока на малых скоростях возникают колебания. Моделирование этого не выявляет. Более точные модели датчиков и управляемых источников ничего не меняют. А причина скрывается в конструкции двигателя – наличии пазов. Учет небольшого периодического изменения момента двигателя дает почти стопроцентное совпадение с экспериментом.

_ ___________________________________________________________________________

Вариант 3

.

W₁ = k₁; k₁ = 1.4;

; k₂ = 63; T₁ = 0.5 c;

; k₃ = 0.316;

; k₄ = 3.56; T₄ = 0.01 c;

; T₂ = 0.25 c; T₃ = 0.05 c.

____________________________________________________________________________

Вариант 4

K₁ = 2.5; K₂ = 50; K₃ = 0.1;

; T₁ = 0.07 c;

; k_b = 20; T = 0.25;  = 0.7;

; T_g = 0.4 c;

;  = 0.5; T_c = 0.4 c.

___________________________________________________________________________

Вариант 5

K₁ = 10; K₂ = 77; K₃ = 1; K₄ = 12.5;

; T_m = 10^-4 c;

; k_a = 20; T₁ = 0.008 c; T₂ = 0.038 c;

; k_g = 9.6; T_g = 0.11 c;

; k_c = 4^.10^-4;

T_c = 0.016 c; T_d = 0.017 c;

; T_f = 0.166 c.

____________________________________________________________________________

В ариант 6

; k₁ = 10; T₁ = 0.1 c;

; k₂ = 1000; T₂ = 1 c;

; k₃ = 0.1; T₃ = 0.001 c;

; k₄ = 10;

; k₅ = 0.01.

____________________________________________________________________________

Вариант 7

; k₁ = 74.6; T₁ = 0.5 c;  = 1.025;

; k₂ = 1; T₂ = 0.25 c;

; k₃ = 3.75; T₃ = 0.05 c;

; k₄ = 0.97; T₄ =20 c; T₅ =7 c;

; k₀ = 1; T₀ = 8 c.