2018-02-13
1645
Тема: моделирование системы управления электроприводом постоянного тока и системы запуска асинхронного двигателя.
Цель работы: научится собирать модели систем автоматического управления в среде моделирования Simulink, на примере системы управления электроприводом постоянного тока и схемы пуска асинхронного двигателя, а также ознакомится с построением графиков на примере построения механических характеристик двигателя постоянного тока и асинхронного двигателя.
Задание №1- Моделирование системы управления ТП-Д:
Собрать в программном пакете Simulink модель системы Тиристорный преобразователь - Двигатель постоянного тока (ТП-Д), при выполнении лабораторной необходимо:
1) Рассчитать параметры структурной схемы системы ТП-Д пользуясь программным пакетом MATLAB, как научным калькулятором. Формулы для расчета и данные объекта управления- двигателя постоянного тока приведены ниже. Руководство по использованию пакета MATLAB, в качестве калькулятора, приведено в отдельном описании MATLAB/Simulink.
2) Ознакомится с основными блоками библиотеки Simulink и собрать структурную схему системы ТП-Д в среде визуального моделирования, используя стандартные звенья и блоки из теории автоматического управления. Краткое описание блоков входящим в структурную схему рассмотрено ниже. Более подробное руководство по стандартным блокам пакета Simulink, приведено в отдельном описании MATLAB/Simulink.
Примечание:
3) Промоделировать собранную схему, и получить переходные процессы, построив следующие характеристики (графики) f = M(t)- зависимость момента двигателя от времени и f = w(t)- зависимость угловой скорости от двигателя для трех случаев:
a)Mc = 0; б) Mc = 0.5*Mн в) Mc = Mн;
Параметры объекта управления (ДПТ):
| № вар | Uян, В | Iян, А | nн, об/мин | Rя, Ом | 
| Jпр, кгм2 | Ттп, с |
| 14 | 440 | 16 | 1510 | 1.69 | 2 | 0.155 | 0,01 |
Структурная схема замкнутой по скорости системы управления ТП-Д
Расчёт параметров структурной схемы:
1) Номинальная угловая скорость 
=(2х3,14х1510)/60=158.05 с-1
2) Номинальный момент двигателя 
=(16х440)/158.05=44.54 Нм
3) Коэффициент ЭДС двигателя 
= ((440-(16х1,69))/158.05=2.61
4) Модуль жесткости 
= 2.612/1,69=4.03
5) Индуктивность якорной цепи ДПТ 
=(0,55х30х440)/(3,14х16х1510х2)=0.05 Гн
6) Электромагнитная постоянная времени ДПТ 
= 0,05/1,69=0,03
7) Электромеханическая постоянная ТМ привода 
= (0,155х158.05)/44.54=0,55
Модель системы ТП-Д в собранная в пакете Simulink:
Описание блоков входящих в модель ТП-Д
1) Step — блок обеспечивает создание сигнала в форме ступеньки (так называемого ступенчатого сигнала). В диалоговом окне настройки блока Step установить следующие параметры:
О Step time - время начала ступеньки: 0
О Initial value (начальное значение): 0
О Final value (конечное значение): 1
2) Transfer Fcn – блок позволяет задать линейное звено путем ввода его передаточной функции, используется в данной модели для задания передаточных функций тиристорного переобразователя и звена якорной цепи двигателя постоянного тока, - апериодические звенья.
3) Constant — блок предназначен для задания параметров которые являются неизменными во времени, в данной модели этот блок позволяет задать нагрузку на двигатель постоянного тока, т.е момент сопротивления Mc.
О Согласно заданию промоделировать схему, изменяя значение этого блока.
4) Integrator — Блок представляет идеальное интегрирующее звено (интегратор), в данной модели этот блок представляет звено механической части системы управления.
5) Gain — Блок служит для задания пропорционального звена систем управления, в данной модели служит для задания коэффициента перед интегрирующим звеном.
6) XYGraph – Блок для построения графиков. В данной модели заменяет реальные осциллографы измеряющие скорость и момент двигателя. Если дважды щелкнуть мышью на его изображении, на экране появится окно настройки блока, позволяющее установить границы изменений входных величин, в которых будет построен график зависимости второй величины от первой.
7) 
Clock – Является источником непрерывного сигнала, пропорционального модельному времени, необходим для построения характеристик указанных в задании.
8) Scope – Этот блок позволяет в ходе моделирования наблюдать графики процессов, которые интересуют исследователя, в отличие от блока XYGraph, отображает графики только в зависимости входной величины от времени.
Графики переходных процессов f = M(t)- зависимость момента двигателя от времени и f = w(t)- зависимость угловой скорости двигателя от времени для трех случаев: a)Mc = 0; б) Mc = 0,5*Mн;
в) Mc = Mн.
a)Mc =0
б) Mc = 0,5*Mн
в) Mc = Mн
Задание №2 Моделирование запуска асинхронного двигателя:
Собрать в программном пакете Simulink модель системы прямого запуска асинхронного двигателя от трехфазной сети, c использованием библиотеки SimPowerSystem.
1) Ознакомится с основными блоками библиотеки SimPowerSystem собрать модель прямого пуска асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором от трехфазной сети. Схема модели, формулы для расчета параметров двигателя и паспортные данные асинхронного двигателя приведены ниже. Краткое описание блоков входящим в схему модели рассмотрено ниже. Более подробное руководство по стандартным блокам библиотеки SimPowerSystem, приведено в отдельном описании MATLAB/Simulink.
2) Рассчитать необходимые параметры асинхронного двигателя по формулам и паспортным данным приведенным ниже, завести эти данные в блоки собранной схемы в пакете Simulink.
3) Промоделировать собранную схему, и получить переходные процессы, построив следующие характеристики (графики) f = M(t)- зависимость момента двигателя от времени и f = w(t)- зависимость угловой скорости от двигателя для трех случаев:
a)Пуск двигателя в холостую;
б) Пуск с нагрузкой Мс=Mн
в) В момент пуска (0.1-1 сек) Мс=0 далее набрасывается нагрузка Мс=Мн
Модель системы пуска асинхронного двигателя собранная в пакете Simulink с помощью библиотеки SimPowerSystem.
Параметры численного интегрирования модели:
Меню Simulation >> Configuration Parameters >> Solve option:
Type: Fixed step
