Розглянуто особливості практичного застосування інтегрального принципу взаємності в поєднанні з кубічною сплайн-апроксимацією для побудови двовимірних векторних математичних моделей феромагнітних анізотропних матеріалів у безгістерезисному наближенні.

  Скачати повний текст

Дан критический анализ основных подходов к построению математических моделей векторных характеристик намагничивания в безгистерезисном приближении. Рассмотрены также некоторые проблемные вопросы адекватности математических моделей и реальных материалов.

Розроблено лабораторний стенд для аналізу режимів роботи насосів та побудови напірних та енергетичних характеристик насоса. Стенд має резервуар з рідиною, відцентровий насос, трубопроводи, які перекачують воду по замкненому циклу. Для регулювання продуктивності встановлено кран з сервоприводом. Змінюючи положення засувки крана можна міняти продуктивність. Продуктивністю насоса можна управляти змінюючи частоту обертання насоса. Другий спосіб має кращі енергетичні характеристики. Для зміни частоти обертання насоса стенд має привід змінного струму. Для автоматичного керування насосом встановлено персональний комп'ютер. Система автоматичного керування включає датчики тиску та витрати рідини, цифровий мультиметр для вимірювання струму та потужності. Всі елементи системи включені в локальну мережу і через неї зв'язані з ПК. Розроблено програмне забезпечення для лабораторного стенда насосної установки. SCADA система автоматично фіксує параметри роботи установки. У автоматичному режимі програма будує напірно-витратні і енергетичні характеристики. Проаналізовано вплив способу регулювання продуктивності насосної установки на процеси енергозбереження. Стенд призначений для виконання лабораторних робіт та закріплення теоретичних знань; придбання навичок експлуатації обладнання; роботи із регулювальною, контрольно-вимірювальною й частотно-перетворювальною апаратурою насосної установки.

Розглянуто особливості моделювання й дослідження синхронних двигунів шляхом чисельного розрахунку їх математичних моделей для двох випадків: у рівняннях Парка-Горева та за допомогою бібліотек SimPowerSystems середовища Simulink математичного пакету Matlab. Проведено дослідження розв'язків моделі синхронного двигуна при моделюванні виключно динамічних режимів. Показано, що при розрахункові моделей синхронного двигуна виникають не тільки кількісні, а й якісні відхилення в основних показниках їх динамічних режимів. Аналіз методик розрахунку параметрів синхронного двигуна для моделювання показує, що існують значні відхилення у параметрах, якщо невідомі точні початкові значення. Це може привести до суттєвих відмінностей у розрахункових динамічних процесах, отриманих за таких умов при невизначеності параметрів двигунів навіть при відхиленнях параметрів в межах допустимих величин. Єдиним щляхом підвищення точності розрахунків і наближення отриманих процесів процесам у реальному двигуні є завдання в моделях точних даних. Особливо це стосується індуктивного опору розсіювання, що створює найбільший вплив на якісні та кількісні результати моделювання. Показано, що кількісні та якісні відмінності в рішеннях виникають не тільки при необгрунтованому виборі чисельного методу та його параметрів, а й при використанні стандартних або рекомендованих розробниками програмного забезпечення математичних моделей. Навіть, якщо такі моделі включені в спеціалізовані бібліотеки елементів. На прикладі синхронного двигуна, для якого проведене моделювання, розробниками програмного забезпечення проведено дослідження для восьми пропонованих чисельних методів. При прийнятих стандартних (за замовчуванням) параметрах чисельного інтегрування: крок інтегрування, абсолютна похибка, відносна похибка та інші функції налагоджування, проаналізовано похибки, що можуть виникнути в рішеннях при моделюванні. Наведено результати моделювання. Всі результати отримані при використанні математичного пакету Matlab.

Мета роботи - проведений аналіз ринку мікропроцесорів показав поширення використання пристроїв мікроконтролерів на основі ARM Cortex. У роботі на прикладі контролера STM32, побудованого на основі ARM Cortex, розглянуто використання мікропроцесорів у електромеханічних системах. Для більшості сучасних електромеханічних систем необхідні пристрої, що будуть об'єднувати різноманітні пристрої в єдину мережу для обміну даними. В роботі проведено огляд номенклатури мікропроцесорів різних моделей та виробників та обрано найбільш прийнятний варіант відповідно до висунутих вимог. Проведено вибір периферійних пристроїв для роботи в досить поширеній локальній мережі промислової автоматики Modbus. Методи дослідження. При вирішенні задачі використовуються загальні методи дослідження електромеханічних систем та побудови програм керування для мікроконтролерів, побудови локальних мереж промислової автоматизації. Наукова новизна. Розроблено програму для прийому та передачі даних до мережі за протоколами Modbus RTU та Modbus TCP для мікроконтролера STM32. Розроблені макети для аналізу роботи мікропроцесора STM32 названих в мережах. Практична значимість. Можливість використання одного з найбільш поширених сучасних 32-х розрядних мікроконтролерів фірми STMicroelectronics в локальних мережах промислової автоматики з використанням інтерфейсів RS-485 та Ethernet мережевого протоколу Modbus. Використання контролерів STM32 дозволяє зменшити витрати на розробку обладнання при збільшенні швидкодії пристроїв. Результати. Проведено аналіз сучасного ринку мікроконтролерів, можливостей щодо програмування та конфігурування мікроконтролера; обрано програмне забезпечення, що пришвидшує процес роботи та покращує якість проекту в цілому; проведено вибір обладнання для роботи мікроконтролера з протоколами Modbus; створено відповідні програми керування, що дозволяють обмінюватись даними між різними пристроями за протоколами Modbus TCP та Modbus RTU.

Разработана методика расчета статических характеристик асинхронного электропривода при использовании методов теории обобщенного электромеханического преобразователя. Упрощение модели асинхронного двигателя на основе теории обобщенного электромеханического преобразователя достигнуто путем снижения порядка системы дифференциальных уравнений за счет использования первого закона Кирхгофа. Получено аналитическое решение упрощенной системы уравнений асинхронного двигателя для установившегося режима работы. При решении поставленных задачи использовались общие методы физики, теоретической электротехники, математического анализа и вычислительной математики. Численное решение уравнений математической модели и визуализация полученных результатов выполнено в среде MATLAB/Simulink. Рассмотрена обобщенная математическая модель асинхронного двигателя с произвольным числом обмоток статора и ротора в фазных координатах, для упрощения системы уравнений асинхронного двигателя предложено уменьшить ее порядок при использовании первого закона Кирхгофа. Для упрощенной системы уравнений асинхронного двигателя в фазных координатах получено аналитическое решение в установившемся режиме. Приведены результаты расчетов статических характеристик асинхронного двигателя, выполнен сравнительной расчет созданной методики расчета статических характеристик с существующими методиками, который подтверждает ее работоспособность. Упрощение системы уравнений асинхронного двигателя с использованием первого закона Кирхгофа позволяет получить аналитическое решение уравнений асинхронного двигателя в установившемся режиме и расширить сферу использования уравнений асинхронного двигателя в фазных координатах.

Виконано дослідження питань збереження працездатності вентильно-індукторного двигуна (ВІД), що набуває значного поширення як тяговий привод різних транспортних засобів завдяки значним його перевагам. Розглянуто роботу приводу у разі виникнення аварійних ситуацій напівпровідникового перетворювача. Сформульовано вимоги до системи електроприводу на основі ВІД в аварійній ситуації. Дослідження аварійних режимів роботи ВІД виконано з використанням математичного моделювання у середовищі Matlab/Simulink. Стандартну математичну модель ВІД з бібліотеки SimScape Electrical було доповнено проміжною підсистемою вимкнення керуючих імпульсів напівпровідникового перетворювача, що дозволило імітувати аварійні режими напівпровідникового перетворювача ВІД, які супроводжуються вимкненням однієї або більшого числа фаз статора. Розроблена модель застосовувалася для аналізу показників як нормального, так і аварійних режимів роботи у разі вимкнення окремих фаз ВІД. Проведено серію експериментальних досліджень математичної моделі, розраховано значення коефіцієнта пульсацій електромагнітного моменту. Побудовано статичні механічні характеристики двигуна та виконано розрахунок статизму механічних характеристик для можливих аварійних режимів. Доведено можливість збереження працездатності ВІД у разі вимкнення окремих фаз під час аварії напівпровідникового перетворювача. Результати дослідження підтверджують можливість використання ВІД у системах електроприводу з підвищеними вимогами до надійності, а також можуть бути використані для побудови систем керування вентильно-індукторним приводом.