Методика анализа электромагнитных процессов в подсистемах автоматизированного электропривода
Математические модели электромагнитных процессов в асинхронном двигателе. Первоначальный анализ электромагнитных процессов путем имитационного моделирования. Программный аналог модели процессов в среде МаtLAB-Simulink. Электромагнитная совместимость.
| Рубрика | Экономико-математическое моделирование |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.05.2018 |
| Размер файла | 95,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Автоматика. Автоматизация в технических системах
Размещено на http://www.allbest.ru/
|
52 |
2/2014 |
|
1 |
2/2014 |
УДК 001.83(100):378.1 ©
Методика анализа электромагнитных процессов в подсистемах автоматизированного электропривода
Н.В. ВОРОБЬЕВ1, магистрант,
Б.Н. ФЕШИН1, д.т.н., профессор,
А.А. УСОЛЬЦЕВ2, к.т.н., доцент,
1Карагандинский государственный технический университет,
2Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий механики и оптики
Ключевые слова: магистратура, диссертация, тема, стенд, асинхронный, электропривод, электромагнитный, процесс, моделирование.
Обосновывается тема магистерской диссертационной работы. Приводится список задач, решение которых предстоит получить. Описывается стенд, на котором предполагается решать задачи магистерской диссертации. Устанавливаются цель и идея научно-исследовательской работы (НИР). Прогнозируются защищаемые научные положения, научные результаты, научные и практические ценности (новизна) НИР. Приводится одна из возможных математических моделей электромагнитных процессов в асинхронном двигателе. Первоначальный анализ электромагнитных процессов предполагается осуществить путем имитационного моделирования. Предлагается программный аналог модели процессов в среде МаtLAB-Simulink.
Воробьев Н.В., Фешин Б.Н., Усольцев А.А. Автоматтандырыл?ан электр жетегіні? ішкі ж?йелеріндегі электр магниттік процестерді талдау ?дістемесі.
Магистрлік диссертациялы? ж?мысты? та?ырыбы негізделеді. Шешілуі тиіс м?селелерді? тізімі беріледі. Магистрлік диссертацияны? м?селелері шешілуі тиіс стенд сипатталады. ?ылыми-зерттеу ж?мысыны? (?ЗЖ) ма?саты мен идеясы аны?талады. ?ЗЖ-да ?ор?алатын ?ылыми ережелер, ?ылыми н?тижелер, ?ылыми ж?не практикалы? ??ндылы?тар (жа?алы?ы) болжанады. Асинхронды ?оз?алт?ышта?ы электрмагниттік процестерді? ы?тимал математикалы? модельдеріні? бірі келтіріледі. Электр магниттік процестерді бастап?ы талдауды еліктей модельдеу жолымен ж?зеге асыру болжанады. Процестер моделіні? МаtLAB-Simulink ортада?ы программалы? аналогы ?сынылады.
Vorobyov N.V., Feshin B.N., Ussoltsev А.А. Methodology of Analyzing Electromagnetic Processes in Automated Electric Drive Subsystems.
There is justified the subject of master's dissertation thesis. The list of tasks which decision should be received is provided. The stand at which it is supposed to solve problems of the master thesis is described. The purpose and the idea of the research work (RW) are established. The protected scientific provisions, scientific results, scientific and practical values (novelty) of NIR are predicted. One of possible mathematical models of electromagnetic processes is brought in the asynchronous engine. The initial analysis of electromagnetic processes is supposed to be carried out by imitating modeling. There is proposed the program analog of model of processes in the MATLAB-Simulink environment.
Сведения об авторАХ:
Воробьев Николай Владимирович, магистрант кафедры автоматизации производственных процессов КарГТУ, бакалавр по специальности «Электроэнергетика». Закончил обучение на кафедре АПП в 2014г. по специализации «Электропривод и автоматизация технологических комплексов».
Фешин Б.Н. (см. стр. 44).
Усольцев Александр Анатольевич, доцент кафедры электротехники и прецизионных электромеханических систем СПб НИУ ИТМО, к.т.н., доцент, специалист по управлению прецизионными электромеханическими системами.
Достижения силовой электроники позволили повысить качество технологических процессов в различных отраслях промышленности с помощью внедрения автоматизированного частотно-управляемого асинхронного электропривода.
Очевидными фактами являются энергосбережение, высокая точность изменения координат, возможности внедрения бездатчиковых систем управления (например, векторных), высокая надежность и культура обслуживания подобных систем электропривода.
В меньшей степени анализируются динамические процессы автоматизированного частотно-управляемого асинхронного электропривода, сопровождающиеся появлением электромагнитных помех, которые при пренебрежении нормами проектирования, требованиями стандартов электробезопасности и электромагнитной совместимости, могут влиять на работоспособность электронного оборудования, средств связи и обслуживающего персонала.
В магистерской диссертационной работе «Методика анализа электромагнитных процессов в подсистемах автоматизированного электропривода «предпринимается попытка решить экспериментально и аналитически некоторые задачи, связанные с электромагнитной совместимостью работы в промышленных, лабораторных и бытовых условиях автоматизированных частотно-управляемых асинхронных электроприводов. Рассматриваемая работа имеет высокую степень возможного положительного решения в связи с тем, что объектом исследования является высокотехнологичный стенд-имитатор частотно-регулируемых насосных агрегатов [1]. Стенд-имитатор включает: электродвигатель постоянного тока мощностью 0,5 кВт; асинхронный электродвигатель мощностью 0,5 кВт и синхронной скоростью 1500 об/мин; датчик крутящего момента силы; датчик обратной связи с разрешением 2000 дискрет/оборот; блок питания (преобразователь напряжения) двигателя постоянного тока; блок питания (преобразователь частоты) асинхронного двигателя; блок тормозных резисторов; блоки электрических измерений (2 шт.) для двигателя постоянного тока и асинхронного двигателя; блок цифровой индикации крутящего момента силы и скорости вращения; компьютер.
На стенде предусмотрена возможность взаимного нагружения двигателей. Для обеих машин используются преобразователи с возможностью реализации режимов динамического торможения (со сбросом энергии на тормозные резисторы). Преобразователи имеют возможность программирования в среде MexBIOS [2] с изменением структуры и параметров системы управления, а также существует дополнительная возможность управления по стандартным аналоговым и цифровым интерфейсам (RS-485 и/или RS-232). Блоки питания содержат дифференциальные автоматы для подачи питания. На блоках предусмотрены выводы для обеспечения возможности измерения токов, напряжений, мощности на входе и выходе преобразователей. Предусмотрена возможность переключения с ручного управления на автоматическое. Специальные блоки электрических измерений предусматривают измерение (расчет) мощности, тока, напряжения и других электрических величин с возможностью вывода информации на компьютер. Встроенное программное обеспечение для преобразователей электродвигателей обеспечивает: управление асинхронным электродвигателем (с обратной связью и без обратной связи); управление двигателем постоянного тока с (обратной связью и без обратной связи); формирование произвольной механической характеристики нагрузки (момент в функции скорости вращения), в том числе вентиляторной характеристики; возможность изменения структуры и параметров программного обеспечения через визуальную среду разработки программ.
Научные задачи диссертации представлены следующей последовательностью разделов и подразделов НИР:
1. Анализ эффективности автоматизации технологических процессов на базе частотно-управляемого асинхронного электропривода.
1.1. Формализация принципов построения систем автоматизации на базе частотно-управляемого асинхронного электропривода.
1.2. Анализ применения частотно-управляемого асинхронного электропривода в различных отраслях промышленности.
1.3. Систематизация стандартов на электробезопасность и электромагнитную совместимость при эксплуатации частотно-управляемого асинхронного электропривода.
1.4. Опыт исследования и анализа электромагнитных процессов в подсистемах автоматизированного электропривода.
2. Стенд-имитатор частотно-управляемого электропривода насосных агрегатов насосных станций теплоснабжающих комплексов мегаполисов как объект исследования и преобразования электромагнитных и электромеханических процессов.
2.1. Назначение, конструкция и принцип действия стенда-имитатора.
2.2. Структурные, принципиальные и монтажные схемы стенда-имитатора.
2.3. Технические характеристики силового оборудования, средств контроля и автоматизации стенда-имитатора.
2.4 Функциональные возможности и режимы работы стенда-имитатора.
2.5 Программно-алгоритмическое обеспечение стенда-имитатора.
3. Анализ, расчет и исследования электромагнитных процессов в системах электропривода стенда-имитатора.
3.1. Контроль и наблюдение электромагнитных процессов в системах электропривода стенда-имитатора.
3.2. Математические модели электромагнитных процессов в системах электропривода стенда-имитатора.
3.3. Математические модели систем управления электроприводом стенда имитатора.
3.4. Экспериментальные исследования динамических режимов систем электропривода на стенде-имитаторе.
3.5. Имитационные исследования систем управления электроприводом стенда имитатора в среде программных комплексов имитационного и схемотехнического моделирования.
4. Разработка методики расчета электромагнитных процессов в системах электропривода стенда имитатора.
4.1. Алгоритмы расчета электромагнитных процессов в системах электропривода стенда имитатора.
4.2. Технология экспериментальной оценки электромагнитных процессов в системах электропривода стенда имитатора.
4.3. Оценка адекватности и принятие решений.
4.4. Разработка программно-алгоритмического обеспечения для расчета и оценки электромагнитных процессов в системах электропривода стенда-имитатора.
Очевидно, что цель НИР «Методика анализа электромагнитных процессов в подсистемах автоматизированного электропривода», заключающаяся в разработке инструкций (последовательности операций и логических операций, т.е. алгоритмов), достижима при решении множества перечисленных задач.
Идея НИР заключается в сопоставлении результатов экспериментальных (на стенде-имитаторе) и имитационных исследований (в среде специализированных пакетов прикладных программ (ПП) типа МаtLAB-Simulink и/или Work Bench(Multisim)) с целью выбора эффективных алгоритмов анализа электромагнитных процессов в подсистемах автоматизированного электропривода.
Прогнозируются следующие возможные защищаемые научные положения, научные результаты, научные и практические ценности (новизна) НИР:
? функциональные и программно-аппаратные возможности стенда-имитатора достаточны для решения задачи разработки методики анализа электромагнитных процессов в подсистемах автоматизированного электропривода; электромагнитный имитационный моделирование
? стенд-имитатор позволяет решить задачу выбора структуры и параметров автоматизированного электропривода промышленного объекта с целенаправленно заданной нагрузкой;
? результаты исследований на стенде-имитаторе в виде множеств типа {структура и параметры системы электропривода; статические характеристики; динамические характеристики; критерии качества; энергетические и электромагнитные характеристики} составляют ценную базу научных данных;
? образовательная компонента множества решаемых задач составляет практическую ценность НИР.
Хорошим началом для решения множества перечисленных выше задач являются теоретические и практические результаты [3,4] не потерявшие свою актуальность при условии применения их к современным электродвигателям, электроприводам и специализированным ПП. Воспользуемся моделью для расчета электромагнитных переходных процессов асинхронных двигателей, из [3, стр. 54-57], и трансформируем её в среду ПП Simulink. Модель в осях X, Y имеет вид:
где що,эл = 2рf (f - частота сети),
Pn - число пар полюсов АД.
Значение остальных коэффициентов, входящих в уравнения, определяются параметрами схемы замещения АД.
где X2 и r2 - приведенные к статорной цепи сопротивления обмотки ротора АД.
Для выбора масштаба рекомендуются следующие максимальные значения зависимых переменных [3]:
Входные воздействия в модели U1x и U1y выбираются произвольно с учетом соотношения
На рисунке изображен программный аналог электромагнитных процессов асинхронного двигателя в среде ПП Simulink.
Программный аналог электромагнитных процессов асинхронного двигателя в среде ПП Simulink
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Дементьев Ю.Н., Фешин Б.Н., Крицкий А.Б. Стенд-имитатор электротехнических комплексов теплоснабжающих систем мегаполисов // Алматы. Журнал «Вестник автоматизации» №3(45), сентябрь, 2014. С. 61-65.
2. ООО «Мехатроника - ПРО». Каталог продукции. Изд-во ТПУ. - Томск: Изд-во ТПУ, 2012. - 24 c.
3. Рожанковский Ю.В. Расчеты динамических режимов в электроприводе на аналоговых вычислительных машинах АВК-31. - М.: Моск. энерг. ин-т, 1987. - 64 с.
4. Ключев В.И. Теория электропривода. - М.: Энергоатомиздат, 1985. - 560 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Метод имитационного моделирования, его виды, основные этапы и особенности: статическое и динамическое представление моделируемой системы. Исследование практики использования методов имитационного моделирования в анализе экономических процессов и задач.
курсовая работа [54,3 K], добавлен 26.10.2014Характеристика основных принципов создания математических моделей гидрологических процессов. Описание процессов дивергенции, трансформации и конвергенции. Ознакомление с базовыми компонентами гидрологической модели. Сущность имитационного моделирования.
презентация [60,6 K], добавлен 16.10.2014Основные математические модели макроэкономических процессов. Мультипликативная производственная функция, кривая Лоренца. Различные модели банковских операций. Модели межотраслевого баланса Леонтьева. Динамическая экономико-математическая модель Кейнса.
контрольная работа [558,6 K], добавлен 21.08.2010Построение модели, имитирующей процесс работы отдела обслуживания ЭВМ, разрабатывающего носители с программами для металлорежущих станков с ЧПУ. Этапы решения задач по автоматизации технологических процессов в среде имитационного моделирования GPSS World.
курсовая работа [64,6 K], добавлен 27.02.2015Понятие, цели и область применения имитационного моделирования. Исследование основных бизнес-процессов транспортной компании. Построение имитационной модели логистических процессов транспортной компании, её калибровка и верификация в целях оптимизации.
дипломная работа [4,7 M], добавлен 18.02.2017Теоретическая оценка инфляционных процессов, обзор исследований по российской инфляции и статистических данных. Обзор используемых методов эмпирического анализа, особенности эконометрического моделирования инфляционных процессов в современной России.
курсовая работа [44,3 K], добавлен 04.02.2011Теоретико-методическое описание моделирования макроэкономических процессов. Модель Харрода-Домара, модель Солоу как примеры модели макроэкономической динамики. Практическое применение моделирования в планировании и управлении производством предприятия.
курсовая работа [950,4 K], добавлен 03.05.2009Теория системного анализа техносферы. Общая последовательность формализации и моделирования опасных процессов в техносфере. Особенность формализации и моделирования процесса возникновения происшествий в техносфере вообще и в человекомашинных системах.
реферат [26,4 K], добавлен 06.03.2011Статические и динамические модели. Анализ имитационных систем моделирования. Система моделирования "AnyLogic". Основные виды имитационного моделирования. Непрерывные, дискретные и гибридные модели. Построение модели кредитного банка и ее анализ.
дипломная работа [3,5 M], добавлен 24.06.2015Классификация бизнес-процессов, различные подходы к их моделированию и параметры качества. Методология и функциональные возможности систем моделирования бизнес-процессов. Сравнительная оценка систем ARIS и AllFusion Process Modeler 7, их преимущества.
дипломная работа [1,6 M], добавлен 11.02.2011Разделение моделирования на два основных класса - материальный и идеальный. Два основных уровня экономических процессов во всех экономических системах. Идеальные математические модели в экономике, применение оптимизационных и имитационных методов.
реферат [27,5 K], добавлен 11.06.2010Изучение понятия имитационного моделирования. Имитационная модель временного ряда. Анализ показателей динамики развития экономических процессов. Аномальные уровни ряда. Автокорреляция и временной лаг. Оценка адекватности и точности трендовых моделей.
курсовая работа [148,3 K], добавлен 26.12.2014Характеристика российской модели переходной экономики. Математические модели социально-экономических процессов, факторы и риски экономической динамики, посткризисные тренды. Роль Краснодарского края в экономике РФ, стратегия его экономического развития.
дипломная работа [385,0 K], добавлен 21.01.2016Динамические, стохастические, дискретные модели имитационного моделирования. Предпосылки, технологические этапы машинного моделирования сложной системы. Разработка имитационной модели автоматизированного участка обработки деталей, ее верификация.
дипломная работа [224,3 K], добавлен 05.09.2009Методы и модели анализа динамики экономических процессов. Эластичность в экономическом анализе. Коэффициент корреляции, его свойства. Динамические ряды и временные ряды, тренд, их компоненты. Решение задачи потребительского выбора и его свойства.
курс лекций [399,8 K], добавлен 15.06.2015Изучение и отработка навыков математического моделирования стохастических процессов; исследование реальных моделей и систем с помощью двух типов моделей: аналитических и имитационных. Основные методы анализа: дисперсионный, корреляционный, регрессионный.
курсовая работа [701,2 K], добавлен 19.01.2016Описание элементов пакета Simulink: библиотеки блоков, циклов и кризисов. Блок-схемная имитационная модель анализа циклов перепроизводства автомобилей. Создание блоков графопостроителей Scope и Scope1 для отображения информации о показателях процессов.
курсовая работа [584,0 K], добавлен 19.03.2014Математические методы прогнозирования инновационных процессов в экономике, применяемых для построения интегральных моделей в экономической сфере. Метод стратегических сетей, разработанный М. Джексоном, М. Конигом, основанный на современной теории графов
статья [712,4 K], добавлен 07.08.2017Задачи оптимального управления для непрерывных и дискретных процессов. Принцип максимума Понтрягина. Оптимизация управляемых процессов и оптимальный баланс инвестиций в макроэкономической модели международного туризма при террористических угрозах.
дипломная работа [865,5 K], добавлен 20.09.2015Построение корреляционной матрицы. Проведение теста на наличие мультиколлинеарности. Расчет частного коэффициента эластичности для прогноза экономических процессов. Расчет доверительного интервала. F-статистика Фишера проверки модели на адекватность.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 09.07.2014
