4. Исследовательская часть

В исследовательской части данного дипломного проекта будет разработана модель привода нажимного устройства. Программа для моделирования – Matlab 6.5 Simulink. Цель данного раздела – подтвердить правильность расчетов, произведенных в конструкторской части.

4.1. Моделирование в matlab

Модель асинхронного двигателя представлена на рис.4.1

Модель асинхронного двигателя в неподвижной системе координат

рис.4.1

В неподвижной комплексной системе координат вещественная ось обозначается через α, а мнимая через β. Пространственные векторы в этом случае раскладываются по осям:

Системы уравнений двигателя имеет вид:

Результаты моделирования в неподвижной и во вращающейся системе координат являются полностью идентичными. Для анализа собственно электрической машины выбор системы координат не играет роли.

Так как структурная схема системы управления – во вращающейся системе координат, то для преобразования координат из вращающихся в неподвижные служит блок, представленный на рис.4.2.

Блок преобразования координат x,y – α,β

рис.4.2

На вход поданы напряжения во вращающейся системе координат Ux, Uy, представляющие постоянные величины, а также величина ωt – скорость вращения координат. На выходе блока формируются синусоидальные напряжения, управляющие моделью АКЗ в неподвижной системе координат.

;

Для подачи сигнала обратной связи по току в систему управления служит блок преобразования α,β – x,y, представленный на рис.4.3.

Блок преобразования α,β – x,y

рис.4.3

Реактивный момент нагрузки реализуется схемой, представленной на рис.4.4.

Реактивный момент нагрузки

рис.4.4

Вычисление модуля потока реализуется схемой, представленной на рис.4.5.

Вычисление модуля потока

рис.4.5

Вычисление скорости вращения координат реализуется схемой, представленной на рис.4.6.

Вычисление скорости вращения координат

рис.4.6

Задатчик интенсивности представлен на рис.4.7.

Задатчик интенсивности

рис.4.7

Регуляторы системы управления построены на основе блока PID-контроллер, в котором задаются коэффициенты пропорционального, интегрального и дифференциального звеньев; ограничения выходных параметров регуляторов – блок Saturation; апериодическое звено – преобразователь – представлено блоком Transfer fcn. Задание на контур положения – выполнено блоком Timer, в котором в одной строке задаются значения времени, в другой – амплитуда сигнала в данный момент времени.

4.2. Анализ переходных процессов

Модель привода представлена на рис.4.8.

Из рис.4.9 видно, что тахограмма аналогична заданной, на нагрузочной диаграмме имеются пиковые броски моментов в конце режимов пуска и торможения.

На рис.4.10 изображены моменты каждого двигателя и эквивалентный момент.

Как видно из рис.4.11, где изображено перемещение винтов, за счет установки параболического регулятора перерегулирование отсутствует, привод отрабатывает перемещение точно, без ошибки. Время регулирования соответствует рассчитанной тахограмме и не превышает допустимое (табл.2.4).

На рис.4.12 и рис.4.14 - синусоидальные напряжения U_α,U_β, управляющие моделью АКЗ в неподвижной системе координат, на рис.4.13 - напряжения во вращающейся системе координат U_x, U_y .

рис.4.9

рис.4.10

рис.4.11

рис.4.12

рис.4.13

рис.4.14