Иркутский национальный исследовательский

1 2 3 4 5 6 7

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт Энергетики

Кафедра электропривода и электрического транспорта

Допускаю к защите

Руководитель_________________

В.Д. Сартаков

Моделирование переходных процессов и характеристик

электрических цепей и электрических машин для систем электрического транспорта

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовой работе по дисциплине

« Моделирование и информационные технологии »

1.012.00.00 – ПЗ

Выполнил студент группы: ЭЛТбп-18-2 ________ Куянов М.Ю.

^{Подпись}

Нормоконтроль ________ Сартаков В.Д.

^{Подпись}

Курсовая работа защищена с оценкой __________________________________

Иркутск 2019 г.

Министерство образования и науки Российской Федерации

ФГБОУ ИРКУТСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

УТВЕРЖДАЮ

Зав. кафедрой

О. В. Арсентьев_____________

«__12_»_сентября__2019___г.

ЗАДАНИЕ

НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

по дисциплине «Моделирование и информационные технологии»

Студенту группы ЭЛТбп-18-2 Куянову М.Ю.

Тема курсовой работы - Моделирование переходных процессов и характеристик электрических цепей и электрических машин для систем электрического транспорта, вариант № 3

1. Исходные данные:

1.1. Объекты моделирования: - электрическая цепь R-L; электрическая цепь R-C; электрический двигатель постоянного тока с независимым возбуждением; электрический двигатель постоянного тока с последовательным возбуждением; асинхронный двигатель.

1.2. Программные продукты для моделирования:

1.2.1. Программный продукт – Microsoft Excel;

1.2.2. Программный продукт – Matlab (ядро);

1.2.3. Программный продукт – Simulink (составная часть Matlab);

Таблица 1. Параметры электродвигателя и добавочных резисторов (вар. № 12)

№ В

Р_Н, кВт

U_Н, В

I_Н, А

R_Я, Ом

L_Я, мГн

, р/с

С=кФ_Н, В/с

С₁, В/с

С₂, В/с

R_ДОБ1, Ом

R_ДОБ2, Ом

R_ДОБ3, Ом

U₁-U₆, В

200

2.5

100

2*С

3*С

3*R_Я

5*R_Я

7*R_Я

U₁-U₆

2. Содержание курсовой работы.

2.1 Использовать программный продукт Excel для расчета тока в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.2 Использовать программный продукт Excel для расчета напряжения на индуктивном элементе в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.3 Использовать программный продукт Excel для расчета напряжения на конденсаторе в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.4 Использовать программный продукт Excel для расчета тока в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.5 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для расчета тока в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.6 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для расчета напряжения на индуктивном элементе в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.7 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для расчета напряжения на конденсаторе в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.8 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для расчета тока в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.9 Использовать программный продукт Excel для моделирования тока в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.10 Использовать программный продукт Excel для моделирования напряжения на индуктивном элементе в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.11 Использовать программный продукт Excel для моделирования напряжения на в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.12 Использовать программный продукт Excel для моделирования тока в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.13 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования тока в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.14 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования напряжения на индуктивном элементе в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.15 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования напряжения на в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.16 Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования тока в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.17 Использовать программный продукт Simulink для моделирования тока в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.18 Использовать программный продукт Simulink для моделирования напряжения на индуктивном элементе в переходном процессе цепи с катушкой индуктивности при ее включении на постоянное напряжение.

2.19 Использовать программный продукт Simulink для моделирования напряжения на в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.20 Использовать программный продукт Simulink для моделирования тока в переходном процессе цепи с последовательным соединением резистора и конденсатора при ее включении на постоянное напряжение.

2.21. Использовать программный продукт Excel для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с НВ при изменении сопротивления цепи якоря электрического двигателя.

2.22. Использовать программный продукт Excel для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с НВ при изменении магнитного потока возбуждения электрического двигателя.

2.23. Использовать программный продукт Excel для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с НВ при изменении величины напряжения, приложенного к цепи якоря электрического двигателя.

2.24. Использовать программный продукт Excel для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с ПВ при изменении сопротивления цепи якоря электрического двигателя.

2.25. Использовать программный продукт Excel для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с ПВ при изменении величины напряжения, приложенного к цепи якоря электрического двигателя.

2.26. Использовать программный продукт Excel для моделирования механических характеристик асинхронного двигателя при изменении частоты напряжения, приложенного к статору АД.

2.27. Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с НВ при изменении сопротивления цепи якоря электрического двигателя.

2.28. Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с НВ при изменении магнитного потока возбуждения электрического двигателя.

2.29. Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с НВ при изменении величины напряжения, приложенного к цепи якоря электрического двигателя.

2.30. Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с ПВ при изменении сопротивления цепи якоря электрического двигателя.

2.31. Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования электромеханических характеристик ДПТ с ПВ при изменении величины напряжения, приложенного к цепи якоря электрического двигателя.

2.32. Использовать программный продукт Matlab (ядро) для моделирования механических характеристик асинхронного двигателя при изменении частоты напряжения, приложенного к статору АД.

Рекомендуемая литература:

1. В. Д. Сартаков, С А. Аршинов. Моделирование и информационные технологии. Конспект лекций в формате презентаций, 2015. 2. В. Д. Сартаков, С А. Аршинов. Моделирование и информационные технологии. Учебное пособие. Иркутск, 2016.

Дата выдачи задания “____12__” _______сентября___________________2019 г.

Дата представления проекта руководителю “__10____” _декабря__________2019 г.

Руководитель курсового проектирования (курсовой работы) В.Д. Сартаков

Содержание

Введение. 6

1. Расчёт тока и напряжения при переходном процессе в цепи R-L аналитическим методом средствами Excel 8

2. Расчёт тока и напряжения при переходном процессе в цепи R-С аналитическим методом средствами Excel 13

3. Моделирование переходного процесса аналитическим методом в цепи R-L средствами ядра Matlab. 17

4. Моделирование переходного процесса аналитическим методом в цепи R-С средствами ядра Matlab. 20

5. Моделирование переходного процесса при подключении цепи R-L к источнику постоянного напряжения методом уравнений состояния средствами Excel 23

6. Моделирование переходного процесса при подключении цепи R-С к источнику постоянного напряжения методом уравнений состояния средствами Excel 26

7. Моделирование переходного процесса при подключении цепи R-L к источнику постоянного напряжения методом уравнений состояния средствами Matlab. 29

8. Моделирование переходного процесса при подключении цепи R-С к источнику постоянного напряжения методом уравнений состояния средствами Matlab. 34

9. Моделирование переходных процессов в цепи R-L методом структурного моделирования средствами Simulink. 37

10. Моделирование переходных процессов в цепи R-C методом структурного моделирования средствами Simulink. 42

11. Моделирование нелинейного элемента с зоной насыщения средствами Simulink 47

12. Моделирование нелинейного элемента с зоной нечувствительности средствами Simulink. 50

13. Моделирование нелинейного элемента с релейной характеристикой средствами Simulink. 52

14. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при изменении величины магнитного потока средствами Excel 54

15. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при изменении сопротивления цепи якоря средствами Excel 56

16. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при изменении напряжения цепи якоря средствами Excel 58

17. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением при изменения сопротивления цепи якоря средствами Excel 60

18. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением при изменении напряжения цепи якоря средствами Excel 62

19. Моделирование механических характеристик асинхронного двигателя при изменении частоты питания статора средствами Excel 64

20. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при изменении величины магнитного потока средствами ядра Matlab. 66

21. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при изменении сопротивления цепи якоря средствами Matlab. 68

22. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с независимым возбуждением при изменении напряжения цепи якоря средствами Matlab. 70

23. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением при изменения сопротивления цепи якоря средствами Matlab. 72

24. Моделирование электромеханических характеристик двигателя постоянного тока с последовательным возбуждением при изменении напряжения цепи якоря средствами Matlab. 74

25. Моделирование механических характеристик асинхронного двигателя при изменении частоты питания статора средствами Matlab. 76

Заключение. 78

Библиографический список. 79

Введение

В данной курсовой работе рассматривается моделирование работы электрического двигателя постоянного тока с независимым возбуждением для систем электрического транспорта. С помощью программных продуктов: Microsoft Excel, Matlab, Simulink (составная часть Matlab).

Microsoft Excel является широко распространенной компьютерной программой, с помощью которой производятся расчеты, составляются таблицы и диаграммы, вычисляются простые и сложные функции.

Эта программа входит в пакет Microsoft Office, а потому установлена практически на всех компьютерах. Возможность составления таблиц, диаграмм и отчетов, произведения самых сложных вычислений делает эту программу популярной среди бухгалтеров и экономистов. При этом программа отличается понятным интерфейсом и удобством использования.

По своей сути Microsoft Excel – это большая таблица, предназначенная для внесения в нее данных. Функции программы позволяют проводить практически любые манипуляции с цифрами. Электронная таблица является основным средством, которая используется для обработки и анализа цифровой информации с помощью средств вычислительной техники.

При этом, кроме числовых и финансовых операций, Microsoft Excel может использоваться в процессе анализа данных, открывая пользователям широкие возможности для удобной автоматизации и обработки данных.

MATLAB предоставляет множество методов для анализа данных, разработки алгоритмов и создания моделей. Язык MATLAB включает в себя математические функции для инженерных и научных операций. Встроенные математические функции используют процессор-оптимизированные библиотеки, предназначенные для ускорения векторных и матричных вычислений.

Доступны следующие операции:

· интерполяция и регрессия;

· дифференцирование и интегрирование;

· системы линейных уравнений;

· Фурье анализ;

· собственные значения и сингулярные числа матриц;

· обыкновенные дифференциальные уравнения;

· разреженные матрицы и т.д.
Расширения MATLAB предоставляют специализированный функционал в таких областях как статистика, оптимизация, обработка сигналов, машинное обучение.

Simulink – это графическая среда имитационного моделирования, позволяющая при помощи блок-диаграмм в виде направленных графов, строить динамические модели, включая дискретные, непрерывные и гибридные, нелинейные и разрывные системы.
Интерактивная среда Simulink, позволяет использовать уже готовые библиотеки блоков для моделирования электросиловых, механических и гидравлических систем, а также применять развитый модельно-ориентированный подход при разработке систем управления, средств цифровой связи и устройств реального времени. Дополнительные пакеты расширения Simulink позволяют решать весь спектр задач от разработки концепции модели до тестирования, проверки, генерации кода и аппаратной реализации. Simulink интегрирован в среду MATLAB, что позволят использовать встроенные математические алгоритмы, мощные средства обработки данных и научную графику.

Ключевые особенности:

· интерактивная графическая среда для построения блок-диаграмм;

· расширяемая библиотека готовых блоков;

· удобные средства построение многоуровневых иерархических многокомпонентных моделей;

· средство навигации и настройки параметров сложных моделей - Model Explorer;

· современные средства решения дифференциальных уравнений для непрерывных, дискретных, линейных и нелинейных объектов (в т.ч. с гистерезисом и разрывами);

· имитационное моделирование нестационарных систем с помощью решателей с переменным и постоянным шагом или методом управляемого из MATLAB пакетного моделирования;

· удобная интерактивная визуализация выходных сигналов, средства настройки и задания входных воздействий;

· средства отладки и анализа моделей и т.д.

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: