Библиографическое описание:

Николаенко Ю. В., Николаенко А. С., Власов А. В. Модельный анализ узлов волнового насоса // Молодой ученый. — 2015. — №22.5. — С. 48-51.

 

Подсистема управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса представляет собой микроконтроллерную систему с одной основной обратной связью. Подсистема включает в себя как цифровые (дискретные) элементы, так и аналоговые, ввиду чего в систему необходимо включить цифро-аналоговые и аналогово-цифровые преобразователи. Для параметров , , , , и заданы следующие интервалы значений:

          с шагом 0,1;

          с шагом 0,01;

          с шагом 0,1;

          с шагом 0,01;

          с шагом 0,001;

          с шагом 0,001.

Варьирование значений параметров осуществляется следующим образом: один из параметров изменяется от минимального значения до максимального с заданным шагом, а другие параметры считаются неизменными и их значение принимается равным минимально заданному.

Модель подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса в Simulink представлена на рис. 1.

Рис. 1. Модель подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса в Simulink

 

Первым исследуемым параметром является .

Как видно из графиков ЛАЧХ подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса при увеличении значения параметра характеристики системы улучшаются, однако, несмотря на то, что в заданном интервале значений система является устойчивой, график ЛАЧХ системы лежит в отрицательной части системы координат, что свидетельствует о неработоспособности системы. Ввиду выше сказанного в систему следует включить корректирующее звено в виде усилителя, с коэффициентом усиления .

Рис. 2. Графики логарифмической амплитудо-частотной характеристики подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса при различных значениях параметра

 

Вторым исследуемым параметром является .

Из графика ЛАЧХ (рис. 3) видно, что при увеличении значения увеличивается наклон ЛАЧХ в высокочастотной области, что приводит к увеличению астатизма. Увеличение астатизма негативно сказывается на динамических характеристиках системы, что видно из графиков переходного процесса системы (рис.4).

Рис. 3. Графики логарифмической амплитудо-частотной характеристики подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса при различных значениях параметра

 

При возрастании значения увеличивается время нарастания регулируемой величины и время регулирования системы. Форма графика переходного процесса приобретает отрицательную кривизну, что свидетельствует о запаздывании реакции системы на изменение регулируемой величины.

Рис. 4. Графики переходного процесса подсистемы управления магнито-жидкостным клапаном волнового насоса при различных значениях параметра

 

Из графиков видно, что установившееся значение регулируемой величины не изменяется, однако увеличивается время регулирования

Аналогично исследуем параметров , , и .

Таблица 1

Влияние значений параметров узлов подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса на статические и динамические характеристики

Параметр

Влияние увеличения параметра на статические характеристики подсистемы

Влияние увеличения параметра на динамические характеристики подсистемы

1. Увеличение установившегося значения регулируемой величины.

2. Увеличение времени регулирования

1. Увеличение запаса устойчивости по амплитуде

1. Увеличение времени регулирования

1. Увеличение астатизма

1. Увеличение установившегося значения регулируемой величины.

2. Увеличение времени регулирования

1. Увеличение запаса устойчивости по амплитуде

1. Увеличение времени регулирования

1. Увеличение астатизма

1. Увеличение установившегося значения регулируемой величины.

2. Увеличение времени регулирования

Не влияет

Не существенное увеличение времени регулирования

Не влияет

 

Наибольшее влияние на характеристики системы оказывает параметр . Наименьшее — параметр . Исходя из заданных интервалов значений параметров и их влияния на характеристики системы, можно построить область всех состояний ЛАЧХ и переходного процесса.

 Моделирование мембраны, проводим аналогично моделированию клапану используя параметры: , , , и заданы следующие интервалы значений:

          с шагом 0,01;

          с шагом 0,1;

          с шагом 0,001;

          с шагом 0,001;

          с шагом 0,001.

Результаты моделирования подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса сведены в таблицу 2.

Таблица 2

Влияние значений параметров узлов подсистемы управления магнитожидкостным клапаном волнового насоса на статические и динамические характеристики

Параметр

Влияние увеличения параметра на статические характеристики подсистемы

Влияние увеличения параметра на динамические характеристики подсистемы

1. Увеличение установившегося значения регулируемой величины.

2. Увеличение времени регулирования

1. Увеличение запаса устойчивости по амплитуде и по фазе

1. Увеличение времени регулирования

2. Уменьшение установившегося значения регулируемой величины

1. Уменьшение запасов устойчивости по фазе и по амплитуде

1. Увеличение времени регулирования

2. Уменьшение установившегося значения регулируемой величины

1. Уменьшение запасов устойчивости по фазе и по амплитуде

1. Увеличение установившегося значения регулируемой величины.

2. Увеличение времени регулирования

Не влияет

1. Увеличение времени регулирования

2. Уменьшение установившегося значения регулируемой величины

Не влияет

 

Наибольшее влияние на характеристики системы оказывает параметр . Наименьшее — параметр . Исходя из заданных интервалов значений параметров и их влияния на характеристики системы, можно построить область всех состояний ЛАЧХ и переходного процесса.

 

Литература:

 

  1. Орлов Д. В. Магнитные жидкости в машиностроении / Д. В. Орлов и др.. М.: Машиностроение, 1993.- 272 с.
  2. Власов. В. В. Синтез интегральной передаточной функции для объектов управления с распределёнными параметрами/ В. В. Власов //. Школа академика Власова. Вып. 1. М.: Буркин, 1998. с. 65–127.
  3. Рапопорт Э. Я. Структурное моделирование объектов и систем управления с распределенными параметрами / Э. Я. Рапопорт. М.: Высшая школа, 2003.- 299 с.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle