МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЛИНЕЙНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПАКЕТЕ MATLAB/SIMULINK. Matlab синхронный двигатель

МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЛИНЕЙНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПАКЕТЕ MATLAB/SIMULINK

DESCRIPTION

ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №6 31 УДК 621.313.323 А.Д. Подольцев, Р.П. Бондарь МОДЕЛИРОВАНИЕ…

TRANSCRIPT

ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №6 31 УДК 621.313.323 А.Д. Подольцев, Р.П. Бондарь МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ТРЕХФАЗНОГО ЛИНЕЙНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ В ПАКЕТЕ MATLAB/SIMULINK Розроблено підхід до моделювання лінійного синхронного двигуна коливального руху в пакеті Matlab/Simulik з викорис- танням стандартної моделі двигуна обертового руху. Для розрахунку параметрів двигуна використовується кінцево- елементний аналіз магнітного поля. Досліджені резонансні властивості приводу при наявності пружного елементу та навантаження типу в’язке тертя. Показані умови виникнення хаотичних коливань рухомої частини приводу. Описан подход к моделированию колебательного режима работы линейного синхронного двигателя в пакете про- грамм Matlab/Simulink с использованием стандартной модели двигателя вращательного движения. Для расчета па- раметров линейного двигателя используется конечно-элементный анализ магнитного поля. Исследованы резонансные свойства привода при наличии упругого элемента с вязким трением. Показаны условия возникновения хаотических колебаний подвижной части привода. ВСТУПЛЕНИЕ В настоящее время проявляется повышенный интерес к линейным электроприводам колебательного движения. Такие приводы позволяют получать в тех- нологическом процессе непосредственно возвратно- поступательное движение, исключая тем самым звено преобразования вращательного движения в поступа- тельное. В качестве электрического двигателя в таких приводах могут применяться линейные синхронные двигатели с постоянными магнитами (ЛСД-ПМ) [1, 2] и линейные асинхронные двигатели (ЛАД) [3, 4]. На этапе проектирования линейного электропри- вода колебательного движения с учетом, как правило, сложного характера механической нагрузки, необхо- димо решать задачу моделирования электромеханиче- ских переходных процессов при использовании в об- щем случае полупроводникового преобразователя, на- пример, инвертора с ШИМ в качестве источника элек- тропитания. Для случая электроприводов вращательно- го движения при решении таких задач в последнее время все более широко используется пакет программ Matlab/Simulink/SimPowerSystems [5]. Однако в случае линейных электроприводов этот вопрос слабо освещен в литературе и требует специального рассмотрения. Целью данной работы является описание одного из возможных подходов к моделированию электроме- ханических переходных процессов в линейном приводе колебательного движения, выполненном на основе ЛСД-ПМ, используя стандартный пакет программ Matlab/Simulink. Согласно этому подходу необходимо, на первом этапе, установить соответствие между ис- следуемым линейным двигателем и аналогичным ему двигателем вращательного движения и определить его электромагнитные параметры. Затем, на втором этапе, используя стандартные модели для машин вращатель- ного движения и модели электроприводов, имеющиеся в пакете SimPowerSystems, выполнить компьютерное моделирование линейного электропривода. Указанный подход может применяться при спра- ведливости следующих предположений: 1) малые скорости движения подвижной части двигателя, когда влиянием продольного краевого эф- фекта можно пренебречь; 2) двигатель имеет короткий статор (или длинный якорь), так что при движении якоря его концевые уча- стки не влияют на процессы в активной зоне статора; 3) приближенно справедливо равенство электро- магнитных параметров трех фазных обмоток. Отметим, что вопросы учета краевых эффектов, а также ряда других эффектов, возникающих в линей- ных машинах, при выполнении моделирования в па- кете Matlab/Simulink являются актуальными и требу- ют отдельного рассмотрения. УСЛОВИЕ СООТВЕТСТВИЯ МЕЖДУ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯМИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО И ЛИНЕЙНОГО ДВИЖЕНИЯ На рис. 1 схематически показаны две типовые конструкции синхронной машины вращательного дви- жения с постоянными магнитами – с радиально и тан- генциально намагниченными магнитами на роторе. 1 2 3 2 1 Рис. 1. Базовые две конструкции синхронной машины и соответствующие им линейные машины (1 – постоянные магниты, 2 – магнитопровод ротора, 3 – немагнитный кон- структивный элемент) Линейные синхронные машины будут также иметь подобную конструкцию, но развернутую в плоскость. При справедливости указанных выше предположений, электромагнитные процессы в ли- нейном двигателе будут подобны процессам в соот- ветствующем двигателе вращательного движения, а основные количественные характеристики этих про- цессов будут совпадать при выполнении следующих условий соответствия:  геометрическое подобие структуры активной зоны и равенство основных ее геометрических размеров – полюсного шага τ, длины и ширины активной зоны, числа пар полюсов p и др.; 32 ISSN 2074-272X. Електротехніка і Електромеханіка. 2010. №6  равенство линейной скорости на поверхности якоря: vRr  ; (1)  равенство механической мощности: RTFvFT eeere / ; (2)  равенство кинетической энергии подвижной части двигателя: 222 2/2/ mRJmvJ r  , (3) где r, Te, J, R – соответственно угловая частота вра- щения якоря, электромагнитный момент, момент инерции и радиус якоря двигателя вращательного движения, v, Fe, m – соответственно линейная ско- рость движения якоря, электромагнитная сила и масса якоря линейного двигателя. Отметим, что радиус якоря R в выражениях (1)-(3) может быть вычислен из равенства 2R = 2pτ, где величина 2pτ представляет собой длину активной зоны линейного двигателя. При выполнении этих условий соответствия, электромеханический процесс в линейной машине будет описываться такой же системой дифференци- альных уравнений, как и для машины вращательного движения, и иметь такие же значения входящих в эту систему параметров. Вид этой системы уравнений в координатах dq приведен, например, в [6]. Численное решение этой системы реализовано в стандартном блоке для синхронной машины с постоянными магни- тами в пакета Matlab/Simulink и при выполнении ука- занных условий соответствия (1)-(3) может использо- ваться для расчета динамических процессов в иссле- дуемом линейном двигателе. РАСЧЕТ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПАРАМЕТРОВ ЛИНЕЙНОГО СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С ПОСТОЯННЫМИ МАГНИТАМИ Для моделирования электромеханических про- цессов в Matlab/Simulink необходимо задать следую- щие значения электромагнитных параметров двигате- ля: активное сопротивление статорной обмотки r1; максимальное значения потокосцепления фазной об- мотки, создаваемое постоянными магнитами, max; индуктивность фазной обмотки по продольной и по- перечной оси Ld, Lq (или максимальная и минималь- ная индуктивность обмотки), соответственно. В случае, когда существует экспериментальный образец линейного двигателя, значения вышеуказан- ных параметров можно определить по результатам следующих измерений:  измерение сопротивления фазной обмотки на по- стоянном токе;  измерение на переменном токе максимальной и минимальной индуктивности статорной обмотки (од- ной фазы) при соответствующих положениях якоря;  измерение максимального значения потокосцеп- ления статорной обмотки от постоянных магнитов, реализуя, например, режим колебательного синусои- дального движения якоря с амплитудой, равной по- люсному делению. На этапе проектирования линейного двигателя, когда определены структура статора и ротора и ос- новные геометрические размеры активной зоны, для расчета его параметров могут использоваться резуль- таты численного расчета магнитного поля в активной зоне двигателя. В данной работе реализован этот под- ход с использованием конечно-элементного анализа поля в пакета программ COMSOL [7]. Определение значений параметров линейного дви- гателя предполагает выполнение следующих этапов. 1. Расчет активного сопротивления статорной обмотки r1 на основе известных аналитических выра- жений, приведенных, например, в [8]. 2. Расчет магнитного поля в активной зоне при наличии ротора с постоянными магнитами и опреде- ление максимального значения потокосцепления об- мотки статора max. 3. Расчет магнитного поля в активной зоне при отсутствии постоянных магнитов (задаются значение остаточной индукции магнитов Br = 0) для двух по- ложений ротора, соответствующих максимальному и минимальному значению индуктивности. По резуль- татам расчетов определяются Ld, Lq. Далее в работе рассматривается линейный ци- линдрический двигатель, сечение которого плоско- стью r0z показано на рис. 2,а. Основные параметры двигателя: τ = 0,07 м, p = 2, наружный радиус якоря – 50 мм, воздушный зазор – 5 мм, число проводников в пазу – 100. Результаты расчета двумерного осесим- метричного магнитного поля в его активной зоне для указанных выше этапов приведены на рис. 2,б-г. По результатам расчетов получены следующие значения параметров: r1 = 1,21 Ом, max = 2,49 Вб, Ld = 0,036 Гн, Lq = 0,027 Гн, которые используются далее в Simulink-модели линейного двигателя. SIMULINK-МОДЕЛЬ ЛИНЕЙНОГО ЭЛЕКТРОПРИ- ВОДА КОЛЕБАТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ Линейный синхронный двигатель при колеба- тельном движении якоря, например, по гармониче- скому закону x = Asint может работать в двух режи- мах – в режиме большой амплитуды колебаний, когда A >> τ, и в режиме малой амплитуды колебаний, при A

vdocuments.mx

МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА В SIMULINK (MATLAB 7.0.1)

Транскрипт

1 ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» В.Б. Терёхин МОДЕЛИРОВАНИЕ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОПРИВОДА В SIMULINK (MATLAB 7..) Допущено УМО по образованию в области энергетики и электротехники в качестве учебного пособия для студентов высших учебных заведений, обучающихся по специальности 464 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов» направления подготовки 46 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» Издательство Томского политехнического университета 2

2 УДК (75.8) ББК 3.29я73 Т35 Т35 Терёхин В.Б. Моделирование систем электропривода в Simulink (Matlab 7..): учебное пособие / В.Б. Терёхин; Национальный исследовательский Томский политехнический университет. Томск: Издво Томского политехнического университета, с. ISBN В пособии излагаются принципы моделирования различных элементов систем электропривода постоянного и переменного тока в Simulink. Рассматриваются особенности моделирования сложных автоматизированных систем электропривода с учётом нелинейностей и различного рода возмущающих факторов. Приводятся результаты исследования наиболее типичных и важных режимов его работы. Даются рекомендации по технике моделирования. Также к данному пособию прилагается компактдиск с моделями, на которые в пособии сделаны ссылки. Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 464 «Электропривод и автоматика промышленных установок и технологических комплексов», и инженеров, проектирующих регулируемые электроприводы. Рецензенты Доктор технических наук, профессор ТУСУРа В.А. Бейнарович Кандидат технических наук, доцент ТПУ А.Ю. Чернышев УДК (75.8) ББК 3.29я73 ISBN ГОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», 2 Терёхин В.Б., 2 Оформление. Издательство Томского политехнического университета, 2

3 СОДЕРЖАНИЕ Введение МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА Машина постоянного тока Исследования модели двигателя в Simulink Модернизированная модель двигателя постоянного тока Машина переменного тока (асинхронная) Математическое описание обобщенной асинхронной машины Определение параметров схемы замещения асинхронной машины по данным каталога Исследование модели асинхронного двигателя в Simulink Исследование модернизированной модели асинхронного двигателя в Simulink Разработка структуры асинхронного двигателя в Simulink Нереверсивные тиристорные преобразователи Двухфазный тиристорный преобразователь Нереверсивный мостовой трёхфазный тиристорный преобразователь Нереверсивный нулевой трёхфазный тиристорный преобразователь Реверсивные тиристорные преобразователи с совместным управлением Реверсивный двухфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с совместным управлением по нулевой схеме Реверсивные тиристорные преобразователи с раздельным управлением Модель логического переключающего устройства Модель датчика состояния тиристоров Модель переключателя характеристик (полярности сигнала) Реверсивный двухфазный тиристорный преобразователь с раздельным управлением Реверсивный трёхфазный тиристорный преобразователь с раздельным управлением

4 .6. Транзисторные широтноимпульсные преобразователи для управления двигателями постоянного тока Симметричный способ управления Несимметричный способ управления Преобразователи частоты (автономные инверторы) Разомкнутый способ реализации ШИМ Замкнутый способ реализации ШИМ (токовый коридор) ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ПОСТОЯННОГО ТОКА Разомкнутые Автоматическое управление в функции времени Автоматическое управление в функции скорости Автоматическое управление в функции тока Замкнутые нереверсивные Тиристорные электроприводы Транзисторные электроприводы Замкнутые реверсивные Тиристорные электроприводы с совместным управлением по нулевой схеме включения Тиристорные электроприводы с раздельным управлением РАЗОМКНУТЫЕ ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА Мягкие частотный пуск и остановка асинхронного двигателя ЧАСТОТНОТОКОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Общие положения Математическое описание векторного управления двигателем Оптимизация и имитационное исследование в Simulink контура тока Расчёт параметров регулятора тока при идеальном источнике тока Исследование влияния насыщения регулятора, квантования сигнала токовой обратной связи по уровню и времени Исследование влияния реальных свойств преобразователя частоты на статические и динамические свойства контура тока Оптимизация и имитационное исследование в Simulink контура потока Расчёт параметров регулятора потока при идеальном источнике тока Исследование влияния насыщения регулятора, квантования и задержки сигнала обратной связи, способа реализации источника тока Оптимизация и имитационное исследование в Simulink контура скорости

5 4.5.. Расчёт параметров регулятора скорости при идеальном источнике тока Исследование влияния насыщения регуляторов, квантования и запаздывания сигнала обратной связи Исследование влияния способа реализации источника тока (инвертора) Имитационное моделирование структуры электропривода переменного тока с векторным управлением Моделирование в Simulink при реализации инвертора с широтноимпульсным управлением Моделирование в Simulink при реализации инвертора с релейным управлением Моделирование структуры электропривода с векторным управлением с выводом тока статора в неподвижной системе координат ВИРТУАЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД ПЕРЕМЕННОГО ТОКА С ВЕКТОРНЫМ УПРАВЛЕНИЕМ Разработка на основе инвертора с широтноимпульсной модуляцией Реализация источника питания инвертора в виде батареи Реализация источника питания инвертора в виде выпрямителя Разработка на основе инвертора с релейным управлением Реализация источника питания инвертора в виде батареи Реализация источника питания инвертора в виде выпрямителя Список литературы

6 ВВЕДЕНИЕ Компьютерные технологии прочно закрепились в высшей школе и широко используются не только для оформления текстовой и графической частей учебных работ, но и для изучения и исследования сложных систем и процессов. Совершенно очевидно, что качество подготовки специалистов зависит от применяемого многообразия форм и методов представляемого учебного материала. Натурное изучение и исследование остаётся предпочтительной формой подготовки, но не может быть обеспечено в полной мере, особенно при изучении специальных дисциплин. Цель работы состоит в предоставлении возможности изучения, проектирования и исследования элементов автоматизированного электропривода постоянного и переменного тока и электроприводов в целом с применением программного продукта Matlab 7.. (Simulink). Отличительной особенностью пособия является представление разработанных в Simulink моделей элементов и приводов постоянного и переменного тока. Студент имеет возможность приступить к изучению интересующего привода на основе предлагаемых моделей, предварительно произвести необходимые для проектирования исследования и выполнить разработку на высоком техническом уровне. Так как при разработке моделей большинство используемых элементов из библиотеки Simulink модернизированы, то предлагаемые модели в пособии работоспособны только в Matlab 7... Пособие состоит из пяти глав. Первая глава посвящена моделированию двигателей и элементов автоматизированного электропривода постоянного и переменного тока. Во второй главе рассматриваются модели разомкнутых и замкнутых электроприводов постоянного тока. В третьей главе приведён пример модели разомкнутого электропривода переменного тока с преобразователем частоты, управляемого задатчиком интенсивности. В четвёртой главе приведены модели структуры электропривода переменного тока с векторным управлением. В пятой главе рассматриваются виртуальные асинхронные электроприводы с векторным управлением. Применено широтноимпульсное и релейное управление инверторами. Включены в модель источник питания и цепь гашения энергии, отдаваемой электрическим двигателем в тормозных режимах. 6

7 . МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭЛЕМЕНТОВ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА.. Машина постоянного тока... Исследования модели двигателя в Simulink Модель машины постоянного тока (двигателя) находится в библиотеке SimPowerSystems в разделе Machines. Изображение двигателя постоянного тока представлено на рис.., а модель его в Simulink в файле Fig _. TL m A F dc A F Рис... Условное изображение двигателя постоянного тока в SimPowerSystems (Fig _) DC Machine Выводы F и F служат для подключения напряжения возбуждения в целях создания магнитного потока в машине. Выводы A и A используются для подключения обмотки якоря на силовой источник питания. Активная нагрузка на двигатель вводится через виртуальный вход TL. Выходные параметры двигателя: частота вращения ω, ток обмотки якоря I a, ток возбуждения I f и электромагнитный момент T e формируются на мультиплексорной шине m. Чтобы получить доступ к выходным параметрам, необходимо использовать демультиплексор на четыре выхода и соединить его вход с точкой m. Тогда на первом (верхнем) выходе действует частота вращения, на втором ток обмотки якоря, на третьем ток возбуждения и на четвёртом электромагнитный момент двигателя. 7

8 Рис..2. Диалоговое окно ввода параметров двигателя Ввод параметров двигателя осуществляется через диалоговое окно (графический интерфейс), которое открывается двойным щелчком по изображению двигателя в схеме модели на Fig _ (рис..2). В Simulink имеется небольшая библиотека двигателей постоянного тока в виде 23 вариантов, из которых 2 23 не вызываются. На рис..2 показаны данные двигателя по 2му варианту: R a активное сопротивление цепи якоря, включающее сопротивление обмотки якоря, сопротивление щёточноколлекторного узла и активное сопротивление обмотки дополнительных полюсов. Величина суммарного сопротивления якорной цепи, если нет данных, приближенно определяется по формуле: U í Ra =,5( ηí) ; I L a индуктивность рассеяния цепи обмотки якоря, включающее индуктивность рассеяния обмотки якоря и индуктивное сопротивление обмотки дополнительных полюсов. Если нет данных, индуктивность рассеяния якорной цепи двигателя может быть вычислена по приближенной формуле: U í La = γ, pω I где U н номинальное напряжение обмотки якоря двигателя; I н номинальный ток обмотки якоря; ω н номинальная частота 8 í í í

9 вращения якоря; р число пар полюсов двигателя; γ коэффициент; γ =,6 для некомпенсированных машин; γ =,25 для компенсированных машин; R f активное сопротивление обмотки возбуждения двигателя; L f индуктивность обмотки возбуждения двигателя. Ее можно определить по кривой намагничивания цепи возбуждения при известном значении числа витков катушки полюса W в как Lf 2 ΔÔ = 2 pwâ ; Δ( IW ) L af взаимная индуктивность обмоток возбуждения и обмотки якоря двигателя. Определяется взаимная индуктивность по номинальным параметрам двигателя как KE Uí RaIaí Uí RaIaí Laf = = =, (.) I U f ωíif fí ωí R â f где K E постоянная эдс двигателя, так как Å = K ω, Å (.2) Е противоэдс двигателя; U fн номинальное напряжение возбуждения; J приведенный к валу двигателя момент инерции, включающий момент инерции двигателя и момент инерции производственного механизма; B m коэффициент, с помощью которого вводится на вал двигателя реактивный момент сопротивления, определяемый как T m = B m.ω; T f реактивный момент сопротивления. Однако, этот параметр, вводимый через диалоговое окно (см. рис..2), моделью не воспринимается в связи с принципиальной ошибкой моделирования реактивного момента сопротивления. К этому вопросу мы вернёмся позже. Следует отметить, что редактирование вводимых параметров (изменение числовых значений) возможно только тогда, когда в строке Preset model (рис..2) будет выбрана процедура No. Рассмотрим структуру модели двигателя, открыв файл Fig _ и динамическое меню двойным щелчком правой кнопкой мыши (рис..3), ориентируя курсор на изображение двигателя. Выбираем команду Lock Under Mask и раскрываем структуру модели двигателя (рис..4). Структура включает датчик тока обмотки якоря ia и датчик тока обмотки возбуждения if. Элементы ia, if, R a, L a, F CEM (управляемый источник напряжения), R f, L f входят в состав библиотеки SimPowerSystems. 9

10 Все остальные блоки структуры (рис..4) реализованы на элементах, входящих в библиотеку Simulink. Раскроем блок Mechanics двойным щелчком мыши (рис..5). Блок Mechanics выполняет моделирование момента и скорости. Рис..3. Динамическое меню i A ia Ra La FCEM TL TL FCEM s ia m In Out if Measurement list Mechanics m 2 A 3 F i if Rf Lf Рис..4. Структура модели двигателя постоянного тока 4 F

11 TL Integrator 2 ia ia Te K s w E fcem FCEM Coulomb (Tf) & Viscous ( Bm*w) Friction Torques 3 if If Laf 2e6s w ia If Te 2 m Mux Рис..5. Структура блока Mechanics Блок с передаточной функцией W (s) = L af /(2e 6s ) реализует постоянную по эдс K E = L af I f. При вводе параметров двигателя в указанных в диалоговом окне размерностях (рис..2) постоянные по эдс и моменту равны: K E = K T. Поэтому первый блок умножения формирует электромагнитный момент двигателя T E = L af I f I a = K T I a, а второй блок умножения противоэдс двигателя E = L af Ifω = K E ω. Частота вращения вычисляется путем интегрирования уравнения движения электропривода dω T T T B ω = J. dt E L f m Раскроем блок Coulomb (T f ) и представим его на рис..6. offset In Sign Out gain Рис..6. Схема модели реактивного момента Блоки Sign и offset по мнению авторов приложения Simulink призваны моделировать реактивный момент сопротивления. Однако это решение не предусматривает, при нулевом значении частоты вращения, запрет нарастания частоты вращения при моменте двигателя меньшем, чем ре

12 активный момент сопротивления, задаваемый параметром offset. Поэтому при использовании библиотечной модели двигателя рекомендуется эти блоки удалить. Усилительный блок с параметром gain = B m моделирует процесс формирования момента сопротивления по выражению T m = B m ω. Блок мультиплексора Mux объединяет выходные переменные двигателя: частоту вращения ω, ток обмотки якоря (двигателя) I a, ток обмотки возбуждения I f и электромагнитный момент двигателя в одну шину m. Это сделано для упрощения виртуального изображения двигателя в SimPowerSystems. Для примера рассмотрим модель пуска двигателя. Ограничение пускового тока достигается введением резистора в цепь обмотки якоря. Схема модели показана на рис..7. Источники питания обмотки возбуждения и обмотки якоря выбраны управляемыми, чтобы можно было с помощью блока Step реверсировать или изменять величину постоянного напряжения. Step2 TL m A dc A F F Scope DC Machine s Controlled Voltage Source s Controlled Voltage Source Step Step Multimeter Рис..7. Модель пуска и реверса двигателя постоянного тока (Fig _7) На выходах демультиплексора действуют сигналы частоты вращения, тока двигателя, тока обмотки возбуждения и электромагнитного момента. Прибор Scope фиксирует изменение во времени подаваемых на его входы сигналов и строит диаграммы (осциллограммы). Блок Multimeter не используется, но ввести его рекомендует программа Simulink, иначе моделирование запрещено. Введённые параметры двигателя показаны на рис..8. Откроем файл Fig _7, который находится в папке «Пособие». На рис..9 показан рабочий стол в Simulink с открытым файлом. Время моделирования выбрано 2 с. Время моделирования вводится в окно, рядом с которым находятся кнопки «Стоп» и «Пуск» моделирования. 2

13 Рис..8. Параметры двигателя в файле Fig _7 Рис..9. Рабочий стол Simulink Параметры системы, обеспечивающие процесс моделирования, задаются в диалоговом окне при выборе в главном меню процедуры Simulation и команды ConFiguration Parameters (рис..) [, 2]. Рекомендуется начать исследования с использованием численного метода ode 5s. Остальные параметры по умолчанию. Прибор Scope позволяет одновременно наблюдать изменение частоты вращения, тока, тока возбуждения и момента двигателя. Прибор XY Graph формирует статическую механическую характеристику двигателя по динамическим характеристикам частоты вращения и момента. Блок Step задаёт напряжения на обмотке якоря двигателя: 24 В во времени... с и 3

24 В от до 2х с. Блок Step задаёт напряжение на обмотке возбуждения 3 В. Заметим, что здесь возможны два результата. Если для источника обмотки возбуждения установлено напряжение (см. рис.

14 24 В от до 2х с. Блок Step задаёт напряжение на обмотке возбуждения 3 В. Заметим, что здесь возможны два результата. Если для источника обмотки возбуждения установлено напряжение (см. рис..), то настройки блока Step не воспринимаются и ток возбуждения при нулевом времени действует установившегося значения. Рис... Параметры системы моделирования Рис... Настройка источника обмотки возбуждения Если флажок в окне Initialize убран, то начальное значение тока возбуждения равно нулю и после протекания переходного процесса устанавливается ток, обусловленный напряжением, заданным в блоке Step. Блок Step 2 задаёт активный момент нагрузки T L, равный, например, 5НМ. Рассмотрим моделирование процессов пуска и реверса при заданном начальном значении тока возбуждения. Запускаем процесс моделирования нажатием кнопки в виде зачернённого треугольника. После окончания моделирования прослушивается звуковое предупреждение, затем двойным щелчком открывается лицевая панель осциллографа Scope (рис..2). 4

15 Рис..2. Результаты моделирования Для того, чтобы обеспечить доступ к редактированию полученной диаграммы, необходимо после моделирования выполнить в командном окне Matlab команды: set(,'showhiddenhandles','on') set(gcf,'menubar','fig ure') На верхней части диаграммы появляется главное меню и возможность редактирования (см. рис..2). Выбирается в меню View команда Property Editor и устанавливаются необходимые свойства диаграммы: надписи, цвет фона, цвет и толщина линий осциллограмм. После редактирования необходимо выйти из команды Property Editor. Для оцифровки нужных точек осциллограмм в меню Tools выбрать команду Data Cursor. На курсоре появляется перекрестие, с помощью которого назначается координата обрабатываемой точки. Но прежде необходимо разрешить произвольный выбор нужной координаты. Двойным щелчком правой кнопки мыши открывается динамическое меню, в котором выбирается команда Selection Style и назначается выбор позиции мышью (Mouse Position). После оци

docplayer.ru