Файл: Моделирование электропривода (учебное пособие).doc

Наиболее простым методом является метод Эйлера, правда и наименее точным. При изучении данного курса разберем два метода: метод Эйлера и метод Тастина.

Порядок моделирования переходных процессов на ЦВМ.

1. После составления структурной схемы и расчета параметров отдельных звеньев электропривода ( параметров электрической цепи, регуляторов и т.д.) разрабатывается алгоритм (блок-схема) расчета переходного процесса.

2. Составляется таблица машинных обозначений коэффициентов усиления, постоянных времени, параметров электрической цепи и т.д.

3. Составляется программа расчета переходных процессов.

4. Программа заносится в ЦВМ.

5. Производится расчет переходного процесса и анализ полученных результатов.

3.3.5.1. Расчетные формулы для определения выходных переменных звеньев методом Эйлера.

При моделировании по структурной схеме решение производится по отдельным звеньям. Формулы решения основных типов звеньев методом Эйлера приведены в табл. 3.3.

Таблица 3.3.

* Примечание. - выходная и входная величины передаточной функции;- постоянная времени звена;- коэффициент усиления передаточной функции.

3.3.5.2. Определение выходных величин методом Тастина.

Метод Тастина основан на преобразований, когда функцию в операторном виде заменяют функцией-преобразований. Функциятрактуется как изображение непрерывной функции временирассматриваемой в дискретные моменты времени.

Замена функции в операторном виде - преобразованием практически осуществляется заменой оператора "p" на выражение. В этом случае при численном методе вычисления уравнение интегрального и апериодического звеньев будут иметь вид:

а). интегральное звено

замена ; тогда

.

Принимая, например, при икак текущее значениеи предшествующее получим:.

б). апериодичесое звено.

Передаточная функция в операторной форме имеет вид .

При - преобразовании оно выразится формулой:

, решая это уравнение и подставляя вместо и 1 значенияи, получим:

.

Определение выходной величины при пропорциональном звене производится так же как и при расчете по методу Эйлера.

3.3.5.3. Составление алгоритма.

Алгоритм определяет последовательность расчета переходных процессов и формулы расчета с логическими заключениями.

Примерный план алгоритма.

1. Наименование программы.

2. Ввод данных параметров ( двигателя, преобразователя, регуляторов САР и т.д.). Кроме того вводятся значения напряжения задатчика скорости, шаг интегрирования , время процесса, шаг печатии т.д., где=>7,=(1,2...1,4)разгона (торможения) двигателя.

3. Начальные условия. Начальные условия выходных величин звеньев можно вводить только те, которые в начале процесса t=0 имеют не нулевое значение.

4. Начало цикла. Для до, шаг.

5. Расчетные формулы, логические умозаключения.

6. Счет циклов .

7. Логическое решение. Если, перейти к концу цикла (10).

8. Печать ( обычно ).

9. Обнуление циклов расчета. .

10. Конец цикла.

11. Конец.

После разработки алгоритма составляется таблица со значениями параметров и их машинными обозначениями.

Форма таблицы.

Таблица 3.4.

3.3.5.4. Составление программы.

По алгоритму с учетом машинных обозначений составляют программу. Фрагменты программы приведены на языке Бейсик. Ввод значений параметров в ПЭВМ можно производить двумя методами. Для неизменяемых параметров ввод осуществляется следующим образом.

PR1NT "Параметры. Наименование звена ,,"

REАD ,,

DАТА 5, 0.08, 0.4

При частом изменении значений регулируемых параметров ввод их в ПЭВМ производят в диалоговом режиме.

PR1NT " Введите значение момента сопротивления и шаг печати ,"

INPUT ,

Начало цикла записывается выражением:

FOR TOSTEP,

где - текущее значение времени, шаг расчета и время процесса соответственно. Ограничение значения какого-либо параметра записывается логическим выражением. Например, ограничение напряжения выхода задатчика интенсивности запишется в виде:

IF THEN.

Безусловный переход записывается логическим выражением, например,

IF GOTO 10.

где 10- метка, показывает на какую позицию сделать переход.

Конец цикла записывается в виде

NEXT -конец цикла.

END - конец программы.

При пуске двигателя приводимого в движение механизм с реактивным моментом сопротивления в начальный момент и тогда в расчёте появляется отрицательное значение скорости, чего не может быть физически.

В этом случае можно употреблять логическое выражение

IF THEN.

3.4. Физико-математическое моделирование.

Физико-математическое моделирование используется для исследования переходных процессов при разработке отдельных регуляторов, входящих в комплекс системы автоматического регулирования, или электропривода с многомассовой механической системой. При этом сам регулятор или электропривод может быть представлен в оригинале или в виде физической модели, а остальные части системы моделируются с помощью физических и математических моделей, или только с помощью математической модели. Математическое моделирование производится на АВМ или на управляющей ЦВМ. При этом масштаб времени принимается равным единице ( процессы моделируются в реальном времени).