3.4 Моделювання електропривода в координатах u,V,0
Система диференціальних рівнянь, що описує ПЕКЛО в обертовій системі координат U,V,0 має вигляд:
Коефіцієнти необхідні для моделі;
R2=1.379;
R1=1.238;
Lm=0.472;
L1=0.036+Lm;
L2=0.038+Lm;
=0.036/Lm
=0.038/Lm;
=1-(1/((1+
)*(1+
)));
U1m=4994;
W0=157;
p=2; J=
2.45
Mc=0;
A=27.5
На основі цієї системи побудована структурна схема в пакеті Matlab 6.5 за допомогою якої отримані динамічні характеристики АД (рисунок 3.14).
Рисунок 3.14 - Структурна схема АД у системі координат U,V,0.
Отримані динамічні характеристики за умови Мс=0представлены на рисунке 3.15 - 3.16.
Рисунок 3.15 – Динамічна характеристика швидкості при Мс=0.
Рисунок 3.16 – Динамичекая характеристика момента при Мс=0.
Рисунок 3.16 - Динамічна характеристика струмів статора і ротора при Мс=0.
Динамічні характеристики за умови Мс=Мн і зменшенням на-печенню вдвічі представлені на рисунке 3.17 - 3.19.
Рисунок 3.17 – Динамічна характеристика швидкості при Мс=Мн.
Рисунок 3.18 – Динамічна характеристика момента при Мс=Мн.
Рисунок 3.19 Динамічна характеристика струмів статора і ротора при Мс=Мн.
В даному розділі була побудована математична модель двигуна в програмному пакеті MatLab. Раситаны необхідні коефіцієнти моделі для дослідження динамічних характеристик. Побудовані графіки зміни швидкості, моменту, струмів статора і ротора від часу t при Мс=0 і при Мс=Мн.
Розраховані статичні, механічні (в тому числі і навантажувальна крива) енергетичні характеристики двигуна при частотному регулюванні.
В останньому розділі побудовано математичну модель АД в UV0 - координатах і на її основі побудовані динамічні характеристики двигуна.
4 Синтез дискретної схеми вузла керування
Моделюється дискретна логічна система керування (ДЛСК), вона має дискретну елементну базу, тобто може виконуватися на контактній і безконтактної апаратурі з використанням реле, логічних елементів, цифрових вузлів, програмованих логічних контролерів. ДЛСК здійснює автоматизацію руху робочих органів установки в технологічних режимах. Це означає, що ДЛСК виробляє і подає команди на виконання в певній послідовності операцій: вибору напрямку і швидкості руху, пуску, гальмування, створення паузи, відновлення руху, а також захисного вимикання електроприводу і зупинки робочих органів в аварійних режимах.
Вихідним даними для синтезу ДЛСК є заданий технологічний цикл руху робочого агрегату, за яким складається послідовність всіх операцій, необхідних для виконання циклу. До таких операцій відносяться завантаження, пуск двигуна для руху в потрібному напрямку з необхідною швидкістю, гальмування та зупинка двигуна, створення паузи для розвантаження. Кожної окремої операції відповідає певна частина ДЛСК - вузол ДЛСК. Такими вузлами можна скористатися як «цеглинками» для побудови всієї системи управління. Виконуваний на основі вузлів синтез носить назву синтез методом типових вузлів.
Ідея даного синтезу укладена у виконанні двох процедур:
- декомпозиції - виділення у складі створюваної ДЛСК функціональних вузлів , відповідних необхідним технологічним операціями;
- композиції - возз'єднання вузлів до єдиної системи управління.
Дані процедури виконуються поетапно:
- етап 1 - виділення окремих операцій для ДЛСК і складання послідовності їх виконання;
- етап 2 - вибір та складання вузлів ДЛСК для виділених операцій;
- етап 3 - виконання електричних з'єднань вузлів і складання принципової схеми ДЛСК;
- етап 4 - перевірка складеної схеми ДЛСК детальним аналізом її роботи.
Особливості синтезу ДЛСК методом циклограм наступні. Метод циклограм являє собою певну формалізацію процедури синтезу методом типових вузлів. Таблиця переходів і виходів, граф, циклограмма - це форми математичного опису, форми подання кінцевого автомата. Завдання першої частини синтезу - перетворити технологічне завдання на роботу електроприводу в одну з даних форм алгоритму, за якою складається завершений аналітичний алгоритм у вигляді структурних формул . Завдання другої частини синтезу - перейти до практичної реалізації отриманого алгоритму, взявши ту чи іншу елементну базу.
У розглянутому методі синтезу інструментом формування алгоритму ДЛСК обрана циклограмма, оскільки вирішується задача автоматизації руху робочих органів електроприводів в технологічному циклі їх роботи, що найбільш просто і наявно описується циклограми. Практично виявляється досить використовувати метод циклограм для побудови не всієї ДЛСК, а лише її окремих найбільш складних у функціональному відношенні вузлів.
У процедурі даного синтезу виділяються дві частини:
- абстрактний синтез - процес перетворення початкового технологічного завдання на роботу електроприводу в завершений алгоритм кінцевого автомата у вигляді структурних формул алгебри логіки;
- структурний синтез - процес перетворення алгоритму в ДЛСК на обраній елементній базі.
Оскільки результатом абстрактного синтезу є структурні формули, а засобом їх отримання слугує циклограмма, то необхідно встановити взаємозв'язок циклограм зі структурними формулами. Для найпростішої циклограми з однією вихідною змінною і одним періодом вмикання виділимо дві узагальнені вхідні змінні: функцію вмикання S' і функцію вимикання S" (рисунок 4.1 а).
Функція
S' набуває на такті
одиничне значення (логічна 1) і зберігає
його на всьому вмикальному інтервалі.
Функція S" має також одиничне значення
для усього розглядуваного інтервалу,
але обнуляється на відключенні такті
. Функція S' здійснює включає вплив на
вихідну змінну у, переводячи її з
нульового стану до одиничного. Функція
S" здійснює вимикального впливу на
змінну у, переводячи її з одиничного
стану до нульового.
Рисунок 4.1 - Функції вимикання, вимикання, часові такти та періоди (а), вхідні та вихідні змінні (б) циклограми.
Функція
S' набуває на такті
одиничне значення (логічна 1) і зберігає
його на всьому вмикальному інтервалі.
Функція S" має також одиничне значення
для усього розглядуваного інтервалу,
але обнуляється на відключенні такті
. Функція S' здійснює включає вплив на
вихідну змінну у, переводячи її з
нульового стану до одиничного. Функція
S" здійснює вимикального впливу на
змінну у, переводячи її з одиничного
стану до нульового.
Штрихові лінії на рисунок 4.1 а означають, що функції вмикання і вимикання можуть мати на зазначених інтервалах як поодинокі, так і нульові значення. Функціями S' і S " можуть бути як окремі змінні, так і об'єднання змінних в діз'юнктівной або кон'юнктівной формах.
Виділимо етапи синтезу методом циклограм у складі його двох частин.
- складання вихідної циклограми з технологічного завданням на рух електроприводу.
- перетворення вихідної циклограми до реалізованої циклограми.
- складання структурних формул за реалізованою циклограмою.
- вибір елементної бази для ДЛСК.
- складання принципової схеми ДЛСК при апаратному способі управління або програми роботи універсального керуючого пристрою (програмованого контролера) при програмному способі управління.
- перевірка правильності роботи побудованої ДЛСК .
Перші три етапи складають абстрактний синтез , наступні етапи - структурний синтез.