Ю. М. Фролов, а. А. Медведев
Разработка КОМПОНЕНТОВ ЭЛЕКТРОПРИВОДА
В объектно-ориентированной среде моделирования
Открывающиеся широкие возможности по моделированию и исследованию процессов в режиме реального времени и экспортированию созданных компонентов в среду программирования, позволяющую работать с ActiveX компонентами, определили перспективность разработки компонентов электропривода в среде программирования Delphi.
Компонент Dvigat (асинхронный двигатель). В основу математического описания этого компонента были положены уравнения электромеханического преобразования энергии. Полученная модель рассчитывает переходный процесс по управляющему и возмущающему воздействиям, коэффициент полезного действия в установившемся режиме работы, энергопотребление и потери энергии в машине.
Компонент PanelUpr (панель управления). Этот компонент выполняет роль управляющего устройства для модели асинхронного двигателя.
Компонент Mufta (муфта) служит для связи моделей других компонентов электропривода, передавая информацию от предыдущего компонента к последующему.
Компоненты Reduktor и Mex1 представляют собой модели редуктора и механической части и содержат ряд параметров, присущих реальным частям электропривода.
Характерной особенностью данных компонентов является то, что они “работают” в режиме реального времени.
Все вышеописанные компоненты имеют ссылки друг на друга, образуя так называемые “связи”. В результате чего получается целый и неделимый проект электромеханической системы.
При расположении всех необходимых компонентов на форме проекта и запуске на решение этой формы получают информацию о поведении электромеханической системы, позволяющую делать предварительные выводы о динамических свойствах реального объекта. Данное моделирование не требует существенных материальных затрат, предоставляя исследователю большие возможности при анализе различных типов электроприводов.
Воронежский государственный технический университет
УДК 664.327
В. Е. Букатова, Е. В. Крутьев, Д. С. Прохорчук
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОСТОЯННОГО ТОКА
При анализе системы автоматизированного электропривода (АЭП) очень важно учитывать режим его работы. В случае режима непрерывных токов построение модели электропривода не связано с большими трудно-стями. Если пренебречь некоторыми импульсными или релейными элемен-тами, влияние на динамику которых незначительно, то созданная модель будет являться линейной системой. Построение моделей линейных систем автоматического регулирования подробно рассмотрено в классической теории электропривода и широко распространено. Гораздо сложнее созда-вать модели нелинейных систем, а электропривод имеющий в своем соста-ве тиристорный преобразователь именно ей и является.
Применение в автоматизированных электроприводах нелинейных звеньев или, в более сложных системах, адаптивных устройств (АУ) дает возможность лианеризовать характеристику тиристорного преобразовате-ля. Тогда модель, исследующая работу электропривода, становится линей-ной. На производстве адаптивные устройства настраиваются для конкрет-ного технологического процесса и при этом работают с реальным техниче-ским объектом, что сводит ошибку настройки к минимуму. При использо-вании модели единственная возможность правильного анализа работы ав-томатизированного электропривода – корректное описание, каждого эле-мента системы. На этом этапе возникает новая проблема.
Тиристорный преобразователь в режиме прерывистых токов явля-ется элементом нелинейным и расчет его внешних характеристик чрезвы-чайно сложен, а полученное в этом случае аналитическое выражение гро-моздко. Один из путей решения этой проблемы будет создание модели ти-ристорного преобразователя, которая даст возможность нахождения лю-бой точки внешних характеристик тиристорного преобразователя, как в режиме непрерывного, так и прерывистого тока, что и было реализовано в программе “Micro Cap 5”.
На основе этой модели построены внешние характеристики, которые позволили определить структуры и требования, предъявляемые к элементам АУ. Теперь есть все основания составить модель АЭП, в которой не будет нелинейных элементов и исследовать работу электропривода в любом режиме.
Воронежский государственный технический университет
УДК 658.012
А.А.Жданов, М.А.Ильичев
АНАЛИТИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ
КОМПЛЕКСНЫХ СИСТЕМ БЕЗОПАСНОСТИ ОБЪЕКТОВ
Комплексные системы безопасности (КСБ) как объекты управления характеризуются рядом особенностей: во-первых, управление КСБ необходимо осуществлять с учетом постоянной адаптации к условиям внешней среды, носящей социальный характер; во-вторых, уровень эффективности КСБ определяется на этапе ее проектирования, зависящей в значительной степени от текущего состояния нормативной базы и опыта проектировщика. К сожалению, существующие нормы являются частными и разработаны по каждому элементу системы в отдельности, без учета их совместного использования. Кроме того, на сегодняшний день отсутствуют модели безопасности объектов и, как результат, комплексные критерии качества функционирования систем управления ими.
Наличие исходных данных как детерминированного, так и стохастического характера, предполагает использование двух типов моделей: детерминированных и нечетких. При этом описанию подлежат свойства объектов управления (охраны) и условия функционирования системы управления (охраны). Для первичной формализации описания директивных логических утверждений в нормативно-технических документах или для описания функционирования детерминированных систем в компактной форме наиболее удобно использование математического аппарата четких множеств. В этом случае критерий частных целей управления с учетом ограничений будет иметь вид
(1)
где νD(x) – четкая функция принадлежности элементов (точек) описания объекта xX.
С целью установления однозначной классификации объектов и возмущений по нескольким информативным признакам предлагается использовать аппарат нечетких множеств. Тогда состояние объекта может быть оценено по критерию вида
(2)
где Z(w) – нечеткая функция принадлежности состояния объекта wW, Y(v) – нечеткая функция принадлежности информативных признаков объекта vV, К(v,w) – нечеткое бинарное отношение на VW, yY – возмущения, zZ – оценки качества системы.
Воронежский институт МВД России
УДК 621.313.292
Л.Н.Титова
МЕТОДИКА оптимального пРОЕКТИРОВАНИЯ электродвигателя с диагональной обмоткой
полого якоря
Среди двигателей постоянного тока (ДПТ) с возбуждением от постоянных магнитов особый интерес представляют машины с диагональной обмоткой полого якоря, которые отличаются высокой технологичностью и малой материалоемкостью.
В процессе проектирования необходимо выбрать такие параметры, которые обеспечат наилучшее сочетание конструктивных, технологических и эксплутационных показателей машины. Следовательно, в большинстве случаев пред разработчиком стоит задача оптимального проектирования.
Разработана методика оптимизации, в основе которой лежат элементы теории математического программирования (метод планирования эксперимента и метод штрафных функций).
Эксперименты проводились с использованием математической модели двигателя, учитывающей специфику рассчитываемой магнитной системы и диагональной обмотки якоря. Методика расчёта устанавливает связь между варьируемыми параметрами и функциями цели. При реализации её на ЭВМ было использовано программное обеспечение Mathcad 7, это позволило контролировать расчёт показателей двигателя на каждом этапе и получить их наглядное представление в виде графиков и таблиц. Результаты расчёта записываются в файлы данных, что даёт возможность применить различное программное обеспечение для их обработки. В данном случае программа составлена на алгоритмическом языке Turbo Pascal 7.0.
Программа позволяет обрабатывать данные экспериментов при ортогональном и рототабельном планировании и заданном числе факторов с учётом парных взаимодействий, рассчитывать коэффициенты регрессии полинома, определять дисперсию воспроизводимости опыта, дисперсию адекватности полученной модели и другие статистические показатели. Это даёт возможность разработчику провести дополнительную конструктивную проработку микродвигателя и улучшить интересующие его показатели.
Предлагаемый пакет программ позволяет эффективно и в короткий промежуток времени определить оптимальные соотношения геометрических размеров диагональной обмотки якоря и магнитной системы машины.
Воронежский государственный технический университет
УДК 621.313
Т. А. Бурковская
ИНФОРМАЦИОННАЯ МОДЕЛЬ РАСЧЕТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ПОСТОЯННОГО ТОКА
В ходе программной реализации математической модели расчетного проектирования возникает потребность в оперативном использовании информационного материала различного объема и назначения, составляющего содержание информационной модели.
Компонентами информационной модели являются документы, содержащие описания стандартных проектных процедур, типовых проектных решений, комплектующих изделий, типовых деталей, материалов. Использование компонентов информационной модели в качестве средств информационного обеспечения процесса автоматизированного проектирования требует специальной структурной организации в рамках объектно-ориентированной базы данных.
Необходимость организации и хранения сравнительно больших объемов разнородной информации, свойственной информационной модели расчетного проектирования, позволяет сформулировать следующие требования, предъявляемые к базе данных: настраиваемость на конкретные данные; минимизация избыточности; эффективная организация структуры данных. Указанным требованиям в полной мере удовлетворяет распределенная база, реализующая реляционную модель данных.
Структура базы данных расчетного проектирования представлена в виде совокупности следующих разделов: нормативно-справочный массив и рабочий массив.
Нормативно-справочный массив включает характеристики материалов постоянных магнитов, данные обмоточных проводов, магнитные, электрические, тепловые и механические характеристики материалов, входящих в конструкцию, а также данные технического задания, определяющие ограничения, которых необходимо придерживаться при поиске проектных решений.
Рабочий массив формируется из данных, описывающих объект проектирования в рамках отдельных программных модулей, соответствующих конкретным локальным этапам расчетного проектирования. Описание объекта проектирования, полученное на каждом предыдущем локальном этапе проектирования, включает данные, необходимые для обеспечения функционирования компонентов на последующем этапе. Обмен данными между базой данных и программными модулями производится в соответствии со структурной схемой информационных связей.