Міністерство освіти і науки України
Харківська національна академія міського господарства
Моделювання електромеханічних систем Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи
для студентів 4 курсу денної та заочної форм навчання
(для спеціальностей 7.092201 - “Електричні системи і комплекси транспортних засобів”; 7.092202 - “Електричний транспорт”; 7.092203 - “ Електромеханічні системи автоматизації та електропривод”)
Харків
- ХНАМГ - 2007
Моделювання електромеханічних систем. Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи (для студентів 4 курсу денної і заочної форм навчання спеціальностей 7.092201 - “Електричні системи і комплекси транспортних засобів”, 7.092202 - “Електричний транспорт”, 7.092203 - “Електромеханічні системи автоматизації та електропривод”)
/Укл. Сорока К.О., Личов Д.О. - Харків: ХНАМГ, 2007. - 51 с.
Укладачі: К.О. Сорока, Д.О. Личов
Рецензент: Міренський І.Г.
Рекомендовано кафедрою ЕТ,
протокол № 9 від 03.04.2007 р.
Вступ
Сучасна освіта передбачає самостійну роботу студентів у період навчання. Співвідношення часу, відведеного на самостійну роботу та аудиторні заняття, відповідно до навчальних програм становить приблизно 3:2. Отже більша частина часу приділяється самостійній роботі студента. Під час самостійної роботи над вивченням дисципліни студент повинен засвоїти теоретичний матеріал відповідно до підручників, іншої навчальної літератури, та виконати практичні завдання, що є одним з критеріїв засвоєння навчального матеріалу.
Зростання якості підготовки спеціалістів для електричного транспорту тісно пов’язане з розширенням та удосконаленням навичок роботи на персональному комп’ютері з відповідним програмним забезпеченням. Ці методичні вказівки розраховані на виконання роботи за допомогою електронної таблиці EXCEL. Остання є прикладним програмним пакетом, який входить у широко розповсюджений офісний пакет Microsoft Office і використовується під час роботи спеціаліста за фахом. Електронна таблиця EXCEL у сукупності з додатковими пакетами надбудови, які в неї входять, надає спеціалісту досить широкі можливості для виконання інженерних та виробничих завдань. Володіння цим пакетом є однією з вимог, що ставляться до кваліфікованого спеціаліста.
Розрахунково-графічна робота (РГР) – один з основних видів самостійної роботи студентів при вивченні курсу “Моделювання електромеханічних систем”. Ці методичні вказівки складені відповідно до навчальної програми курсу “Моделювання електромеханічних систем” і передбачають створення математичних моделей електромеханічних систем і виконання завдань дослідження об’єкта моделювання за допомогою створеної моделі. У програмі навчання передбачено основну частина роботи виконувати, як уже зазначалось, з використанням електронної таблиці EXCEL.
Розрахунково-графічна робота заснована на теоретичному матеріалі, поданому в лекційному курсі, і лабораторних роботах, які виконують студенти під час аудиторних занять. Вона складається з двох частин.
Перша частина – аналітичне моделювання електромеханічних систем і побудова детермінованих моделей. Вона включає два завдання, а саме: побудову математичної моделі двигуна постійного струму і моделювання руху тролейбуса на ділянці маршрутної мережі міста. Метою даної частини є вироблення навиків моделювання детермінованих електромеханічних систем за допомогою алгебраїчних та диференційних рівнянь, закріплення навиків розрахунків систем на ПЕОМ, дослідження властивостей систем з використанням їх математичних моделей.
Друга частина – побудова стохастичних моделей систем, виконується з використанням прикладного пакету „АНАЛИЗ ДАННЫХ”, який входить в електронну таблицю EXCEL. Вона також складається з двох завдань, а саме: виконання дисперсійного аналізу пробігу шин коліс тролейбуса і побудови регресійної моделі залежності температури перегріву трансформатора від величини струму холостого ходу. Ці моделі засновані на методах теорії ймовірностей та математичної статистики. Метою другої частини РГР є здобуття студентами навиків статистичного аналізу даних, вивчення методів кореляційного та дисперсійного аналізу, засвоєння методів побудови регресійних моделей електромеханічних систем для вирішення практичних завдань експлуатації транспортних засобів.
Кожна частина складається з виконання двох задач. Крім того в розрахунково-графічну роботу слід включити звіти з лабораторних робіт, виконаних і захищених студентами під час лабораторних занять в обчислювальному центрі академії.
Варіант роботи визначається за номером студента у журналі викладача або за номером залікової книжки студента.
Пояснювальна записка розрахунково-графічної роботи повинна містити:
титульний аркуш;
викладення теоретичного матеріалу відповідно до змісту розрахунково-графічної роботи;
виконані завдання РГР з поясненнями;
висновки за результатами виконаної роботи.
Частина 1. Аналітичне моделювання електромеханічних систем і побудова детермінованих моделей
Детерміновані моделі – це моделі, в яких між вихідними й вхідними величинами існує причино-наслідковий зв’язок. У них вихідна величина системи може бути подана як певна функція вхідних величин. Будуються такі моделі на основі аналізу взаємодії елементів системи між собою і системи в цілому з навколишнім середовищем. Всі взаємодії підлягають відомим законам фізики. Описуються детерміновані моделі рівняннями: алгебраїчними, звичайними диференційними, диференційними рівняннями в часткових похідних тощо. Аналіз систем здійснюється шляхом розв’язання рівнянь за певних початкових та крайових умов і вивченням розв’язку рівнянь при зміні параметрів системи, величини зовнішньої дії чи початкових умов [3-5].
Варіант завдання вибирається згідно з табл. 1 та 2 відповідно до номера студента за журналом групи, або відповідно до номера залікової книжки, за вказівками викладача.
Задача 1. Побудова математичної моделі двигуна і дослідження його характеристик