Моделирование силовой части системы ТП - ДПТ НВ в Matlab и Си | Статья в журнале «Молодой ученый»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 21 декабря, печатный экземпляр отправим 25 декабря.

Опубликовать статью в журнале

Библиографическое описание:

Емельянов А. А., Бесклеткин В. В., Агзамов И. М., Зозулин М. С., Онищенко К. Ю., Зорин Д. И., Блинов Е. К., Бухряков И. Ф., Дятлов О. А., Чумичев П. Е., Шамиев Р. Р. Моделирование силовой части системы ТП - ДПТ НВ в Matlab и Си // Молодой ученый. — 2019. — №11. — С. 7-13. — URL https://moluch.ru/archive/249/57300/ (дата обращения: 09.12.2019).



Основные дифференциальные уравнения силовой части системы «Тиристорный преобразователь – двигатель постоянного тока независимого возбуждения» (ДПТ НВ) в системе относительных единиц имеют следующий вид [1]:

(1)

где - ЭДС тиристорного преобразователя;

- управляющее воздействие;

- ЭДС якоря двигателя;

- электромагнитный момент двигателя;

- скорость вращения якоря;

- статический реактивный момент (возмущающее воздействие).

1. Модель системы ТП - ДПТ НВ в Matlab-Simulink.

Для моделирования в Matlab-Simulink необходимо перевести эти уравнения к изображениям, для этого заменяем оператор дифференцирования оператором s. В этом случае система уравнений (1) преобразуется к виду:

(2)

Из которых выразим ia и ω:

Математическая модель системы ТП - ДПТ НВ в Matlab-Simulink представлена на рис. 1. Сигналы задания управляющего воздействия uу и статического момента mc в блоке Signal Builder приведены на рис. 2.

C:\Users\administrator\Desktop\RL синус\myfig.meta

Рис. 1. Математическая модель системы ТП - ДПТ НВ в Matlab-Simulink

Рис. 2. Сигналы задания статического момента mc и управляющего воздействия uу

Зададимся исходными данными:

- коэффициент передачи преобразователя (ТП);

- сопротивление якорной цепи, о.е.;

- электромагнитная постоянная времени цепи якоря, с;

- номинальный магнитный поток (const – однозонное регулирование), о.е.;

- инерционная постоянная времени механической части привода, с.

Результаты моделирования ТП - ДПТ НВ в Matlab-Simulink даны на рис. 3.

Рис. 3. Графики скорости ω и тока ia в Matlab-Simulink

2. Моделирование ТП - ДПТ НВ в Matlab-Script.

При решении в Matlab-Script необходимо в системе (1) заменить дифференцирование переменных конечными разностями этих переменных:

Отсюда ток определится:

Аналогично для скорости ω:

Тогда математическая модель ТП - ДПТ НВ в Matlab-Script будет иметь следующий вид (листинг 1):

Листинг 1

ra=0.107;Ta=0.034;kp=1.4;phi=1;Tj=0.72;

ia(1)=0;w(1)=0;ea(1)=0;dt=0.001;t=0;

t1=5;tn=1;tk=2;

cnt=t1/dt;

for i=1:cnt

if(t>=3)

mc=0.5;

else

mc=0;

end;

if((t>=tn)&&(t<=tk))

uy=(t-tn)/(tk-tn);

elseif(t>=tk)

uy=1;

else

uy=0;

end;

ed(i+1)=kp*uy;

ia(i+1)=ia(i)+(ed(i+1)-ea(i)-ia(i)*ra)*dt/(Ta*ra);

m(i+1)=phi*ia(i+1);

w(i+1)=w(i)+(m(i+1)-mc)*dt/Tj;

ea(i+1)=phi*w(i+1);

t=t+dt;

mass_t(i)=i*dt;

mass_w(i)=w(i+1);

mass_ia(i)=ia(i+1);

end;

figure(1);

plot(mass_t,mass_w,'b');

grid on;

figure(2);

plot(mass_t,mass_ia,'r');

grid on;

Результаты моделирования ТП - ДПТ НВ в Matlab-Script приведены на рис. 4.

Рис. 4. Графики скорости ω и тока ia в Matlab-Script

3. Моделирование ТП - ДПТ НВ на языке программирования Си.

Математическая модель системы ТП - ДПТ НВ на языке программирования Си приведено в листинге 2.

Листинг 2

#include

#undef __STRICT_ANSI__

#include

#include "gnuplot_i.h"

#define FILENAME "tmp.txt"

int main(void) {

// параметры двигателя постояного тока

const double ra = 0.107, // сопротивление обмотки якоря, о.е.

Ta = 0.034, // электромагнитная постоянная времени цепи якоря двигателя, с

kp = 1.4, // коэффициент передачи преобразователя

phi = 1, // номинальный магнитный поток

Tj = 0.72, // электромеханическая постоянная времени

K = 1000, // коэффициент усиления задатчика интенсивности

Ti = 0.01, // постоянная времени интегратора

A = 1; // темп изменения выходного сигнала задатчика интенсивности

// переменные математической модели двигателя постоянного тока

double uy = 0, // управляющее воздействие

ed = 0, // эдс преобразователя

ea = 0, // эдс двигателя

m = 0, // электромагнитный момент двигателя

mc = 0, // момент статического сопротивления

ia = 0, // ток якоря

w = 0, // скорость вращения

uy_zad = 0, // сигнал задания по напряжению

duy = 0, // разность между входным и выходным сигналами задания

Kduy = 0,

Qmax = 0, // уровень насыщения задатчика интенсивности

Q = 0; // выходной сигнал задатчика интенсивности

double dt = 1e-3; // шаг интегрирования

double t = 0; // текущее значение времени

double t1 = 5; // конечное значение времени расчета

unsigned int cnt = t1/dt; // количество точек

// Создаем временный файл, в который будем записывать текущие значения

FILE *fp = fopen(FILENAME, "w");

// цикл расчета

for (unsigned int i = 0; i < cnt; i++) {

// подача управляющего воздействия

if (t >= 1.0f)

uy_zad = 1.0f;

else

uy_zad = 0.0f;

// расчет мат. модели задатчика интенсивности

duy = uy_zad - uy;

Kduy = K * duy;

Qmax = A * Ti;

if (Kduy > Qmax)

Q = Qmax;

if ((-Qmax <= Kduy)&&(Kduy <= Qmax))

Q = Kduy;

if (Kduy < -Qmax)

Q = -Qmax;

uy = uy + (Q / Ti) * dt;

// подача возмущающего воздействия

mc = (t >= 3.0f)? 0.5f: 0.0f;

// расчет мат модели двигателя пост тока

ed = uy * kp;

ia = ia + dt * (ed - ea - ra * ia) / (ra * Ta);

m = ia * phi;

ea = w * phi;

w = w + dt * (m - mc)/Tj;

// записываем точки во временный файл

fprintf(fp,"%f\t%f\t%f\t%f\n", t, ia, w, uy);

// увеличиваем переменную время

t = t + dt;

}

// Закрываем текстовый файл с текущими значениями

fclose(fp);

// Рисуем графики

gnuplot_ctrl *h;

h = gnuplot_init();

gnuplot_cmd(h, "set grid xtics ytics"); // вкл сетка

gnuplot_cmd(h, "plot '%s' u 1:2 w li lt rgb 'red' ti 'ia',\

'%s' u 1:3 w li lt rgb 'blue' ti 'w',\

'%s' u 1:4 w li lt rgb '#008000' ti 'uy'", FILENAME, FILENAME, FILENAME);

getchar();

gnuplot_close(h);

// Удаляем временный файл с точками

if (!remove(FILENAME))

printf("Deleting file is complete\n");

else

printf("Temp file does not delete\n");

return 0;

}

Результаты моделирования ТП - ДПТ НВ на языке Си приведены на рис. 5.

Рис. 5. Графики скорости ω и тока ia на языке программирования Си

Литература:

  1. Шрейнер Р.Т. Системы подчиненного регулирования электроприводов: учеб. пособие / Р.Т. Шрейнер. - Екатеринбург: Изд-во ГОУ ВПО «Рос. гос. проф.-пед. ун-т», 2008. – 279 с.
  2. Васильев А.Н. Matlab. Самоучитель. Практический подход. – СПб.: Наука и Техника, 2012. – 448 с.
  3. Васильев А.Н. Программирование на C++ в примерах и задачах. – М.: Издательство «Э», 2017. – 368 с.
Основные термины (генерируются автоматически): управляющее воздействие, FILENAME, математическая модель системы, выходной сигнал, сигнал задания, статический момент, номинальный магнитный поток, тиристорный преобразователь, FILE, электромагнитный момент двигателя.


Похожие статьи

Моделирование системы АИН ШИМ — асинхронный двигатель...

Математическая модель генератора пилообразного напряжения и его выходные сигналы даны на рис. 2, 3 и 4

 НОа, НОb и НОс – нуль-органы, обеспечивающие сравнение сигналов задания с опорным сигналом. Если , то выходные сигналы нуль-органов , иначе

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

асинхронный двигатель, математическая модель, структурная схема, уравнение, проекция уравнения, номинальная частота, электромагнитный момент, номинальный режим, Базисная величина системы, статорный... Математическая модель асинхронного двигателя во...

Математическая модель асинхронного двигателя во...

асинхронный двигатель, статорный ток, математическая модель, номинальная частота, номинальный режим, регулятор тока, проекция, полная схема, Базисная величина системы, электромагнитный момент. Моделирование САР скорости асинхронного двигателя...

Математическая модель асинхронного двигателя...

Математическая модель асинхронного двигателя с переменными в системе абсолютных единиц. Емельянов Александр Александрович, доцент; Бесклеткин Виктор Викторович, ассистент; Авдеев Александр Сергеевич, студент; Габзалилов Эльвир Фиргатович, студент...

Математическая модель электропривода на базе синхронного...

Целью данной работы является овладение технологией сборки модели электропривода на базе синхронного двигателя со встроенными постоянными магнитами в пакете SimPowerSystems для использования в лабораторных работах по дисциплинам «Математическое...

Математическая модель асинхронного двигателя в неподвижной...

Математическая модель асинхронного двигателя во... С учетом электромагнитных моментов система уравнений в операторной форме примет вид. индуктивное сопротивление рассеянья обмотки статора…………… активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору….

Преобразования переменных в системах координат a, b, c и α, β

Выходные сигналы этого преобразователя даны на рис. 8.

Элементы системы управления (ЗИ, фильтры, регуляторы) «привязаны» к вращающейся системе координат, а математическая модель линейного асинхронного двигателя к неподвижной трехфазной системе индуктора...

Математическое описание синхронного двигателя с постоянными...

Электромагнитный момент в общем виде: Для получения математической модели электродвигателя необходимо получить выражение электромагнитного

; ; . Относительный электромагнитный момент двигателя и момент статического сопротивления механизма.

Математическое моделирование электропривода на базе...

Графики скорости, электромагнитного момента и фазных токов выводятся на осциллографы

Результаты моделирования электропривода на базе асинхронного двигателя с векторным управлением даны на рис. 20, 21 и 22.

Графики скорости и электромагнитного момента.

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Рис. 5. Математическая модель определения электромагнитного момента m.

Математическая модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с

- исключение статической ошибки; - введение новой постоянной времени контура тока.

Похожие статьи

Моделирование системы АИН ШИМ — асинхронный двигатель...

Математическая модель генератора пилообразного напряжения и его выходные сигналы даны на рис. 2, 3 и 4

 НОа, НОb и НОс – нуль-органы, обеспечивающие сравнение сигналов задания с опорным сигналом. Если , то выходные сигналы нуль-органов , иначе

Математическое моделирование асинхронного двигателя...

асинхронный двигатель, математическая модель, структурная схема, уравнение, проекция уравнения, номинальная частота, электромагнитный момент, номинальный режим, Базисная величина системы, статорный... Математическая модель асинхронного двигателя во...

Математическая модель асинхронного двигателя во...

асинхронный двигатель, статорный ток, математическая модель, номинальная частота, номинальный режим, регулятор тока, проекция, полная схема, Базисная величина системы, электромагнитный момент. Моделирование САР скорости асинхронного двигателя...

Математическая модель асинхронного двигателя...

Математическая модель асинхронного двигателя с переменными в системе абсолютных единиц. Емельянов Александр Александрович, доцент; Бесклеткин Виктор Викторович, ассистент; Авдеев Александр Сергеевич, студент; Габзалилов Эльвир Фиргатович, студент...

Математическая модель электропривода на базе синхронного...

Целью данной работы является овладение технологией сборки модели электропривода на базе синхронного двигателя со встроенными постоянными магнитами в пакете SimPowerSystems для использования в лабораторных работах по дисциплинам «Математическое...

Математическая модель асинхронного двигателя в неподвижной...

Математическая модель асинхронного двигателя во... С учетом электромагнитных моментов система уравнений в операторной форме примет вид. индуктивное сопротивление рассеянья обмотки статора…………… активное сопротивление обмотки ротора, приведенное к статору….

Преобразования переменных в системах координат a, b, c и α, β

Выходные сигналы этого преобразователя даны на рис. 8.

Элементы системы управления (ЗИ, фильтры, регуляторы) «привязаны» к вращающейся системе координат, а математическая модель линейного асинхронного двигателя к неподвижной трехфазной системе индуктора...

Математическое описание синхронного двигателя с постоянными...

Электромагнитный момент в общем виде: Для получения математической модели электродвигателя необходимо получить выражение электромагнитного

; ; . Относительный электромагнитный момент двигателя и момент статического сопротивления механизма.

Математическое моделирование электропривода на базе...

Графики скорости, электромагнитного момента и фазных токов выводятся на осциллографы

Результаты моделирования электропривода на базе асинхронного двигателя с векторным управлением даны на рис. 20, 21 и 22.

Графики скорости и электромагнитного момента.

Моделирование САР скорости системы «АИН ШИМ – АД»...

Рис. 5. Математическая модель определения электромагнитного момента m.

Математическая модель асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором с

- исключение статической ошибки; - введение новой постоянной времени контура тока.

Задать вопрос