Каталог Рефератов - Автоматизированная система информационной поддержки наладочных работ электропривода в TrendWorX32

	Информационно-образоательный портал
	Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,



МЕНЮ\|

поиск

Автоматизированная система информационной поддержки наладочных работ электропривода в TrendWorX32

ервая версия пакета MATLAB была разработана уже более 20 лет тому назад. Развитие и совершенствование этого пакета происходило одновременно с развитием средств вычислительной техники. Название пакета MATLAB происходит от словосочетания Matrix Laboratory, он ориентирован в первую очередь на обработку массивов данных (матриц и векторов). Именно поэтому, несмотря на достаточно высокую скорость смены поколений вычислительной техники, MATLAB успевал впитывать все наиболее ценное от каждого из этих поколений.

В результате к настоящему времени MATLAB представляет собой богатейшую библиотеку функций, единственной проблемой работы с которыми заключается в умении быстро отыскать те из них, которые нужны для решения поставленной задачи.

Для облегчения работы с пакетом специалистам различных областей науки и техники вся библиотека функций разбита на разделы. Те из них, которые носят общий характер, входят в состав ядра MATLAB. Те же функции, которые являются специфическими для конкретной области, включены в состав пакетов расширения (Toolboxes, Blocksets).

В настоящее время появилась новая, существенно расширенная, версия R2006a, Simulink-6. Этой версии ниже уделено основное внимание. Однако необходимо отметить, что библиотеки старых версий с их интерфейсом сохранены.

Пакет Simulink является приложением к пакету MATLAB. При моделировании с использованием Simulink реализуется принцип визуального программирования, в соответствии с которым пользователь на экране из библиотек стандартных блоков создает модель устройства и осуществляет расчеты. При этом, в отличие от классических способов моделирования, пользователю не нужно досконально изучать язык программирования и численные методы математики, а достаточно общих знаний, требующихся при работе на компьютере и естественно, знаний той предметной области, в которой он работает[5].

Simulink является достаточно самостоятельным инструментом MATLAB и при работе с ним совсем не требуется знать сам MATLAB и остальные его приложения. С другой стороны, доступ к функциям MATLAB и другим его инструментам остается открытым и их можно использовать в Simulink. Часть входящих в состав пакетов имеет инструменты, встраиваемые в Simulink (например, LTT-Viewer приложения Control System Toolbox -- пакета для разработки систем управления). Имеются также дополнительные библиотеки блоков для разных областей применения (например, Sim Power System -- моделирование электротехнических устройств, Digital Signal Processing Blockset -- набор блоков для разработки цифровых устройств и т. д.).

При работе с Simulink пользователь имеет возможность модернизировать библиотечные блоки, создавать свои собственные, а также составлять новые библиотеки блоков.

При моделировании пользователь может выбирать метод решения дифференциальных уравнений, а также способ изменения модельного времени (с фиксированным или переменным шагом). В ходе моделирования имеется возможность следить за процессами, происходящей в системе.

Развитие и совершенствование среды MATLAB - Simulink происходит достаточно быстро. С момента выхода MATLAB 6.0 для моделирования полупроводниковых систем, прошло около пяти лет. За это время разработано семь новых версий пакета, причем начиная с версии MATLAB 7.0 существенной переработки подвергся пакет расширения Sim Power System. Именно этот пакет расширения является основным при модельном исследовании и проектировании электромеханических систем.

Данная монография представляет собой учебник по моделированию электромеханических систем в среде MATLAB-Simulink и содержит всю необходимую информацию по всем разделам последней версии среды (R 2006 а), которые необходимы для изучения.

Целью разработки пакета является изучение физических основ функционирования отдельных элементов электромеханических системы и проектирования этих систем в среде MATLAB-Simulink.

Эта цель достигается последовательным изложением следующих вопросов:

1 Модельным исследованием общих задач анализа и синтеза динамики электромеханических систем в среде Matlab-Simulink.

2 Модельным исследованием устройств силовой электроники в пакете Sim Power System.

3 Модельным проектированием электромеханических систем постоянного тока.

4 Модельным проектированием асинхронных электромеханических систем.

5 Модельным проектированием синхронных электромеханических систем.

Рассмотрим пример установки - (прямого пуска асинхронного двигателя) с помощью пакета MATLAB и Simulink фирмы Math Work основано на замене исходного объекта объектом обладающим аналогичным поведением.

Пример

Виртуальная модель для исследования прямого пуска АКЗ на холостом ходу с последующим приложением номинального момента показана на рисунке 1- (файл AKZ_Virt).

Модель содержит трехфазную асинхронную машину (Asynchronous Machine SI Units), запитанную. от трехфазного источника (Three-Phase Source), блок для измерения скорости и момента машины (Machines Measurement Demux), блок момента нагрузки (Step) и блоки измерения (Scope, To Workspace).

При запуске модели осуществляется прямой пуск АКЗ, по истечению некоторого времени прикладывается момент нагрузки. Результаты моделирования машины тип двигателя 20HP , мощность -15 kw, напряжение 400V, частота 50Hz 1460 RPM, представлены на рисунке 1.

Рисунок 1 Модель асинхронного короткозамкнутого двигателя составлена из библиотеки пакета Sim Power System

Рисунок 2- модель с блоками: To File и Form File динамическая характеристика машины 20HP

Из результатов моделирования видно, что при прямом пуске на холостом ходу и при приложении нагрузки наблюдаются значительные колебания момента и скорости.

Виртуальная установка для исследованиея механических, электромагнитных и энергетических характеристик асинхронной машины во всем диапазоне изменения скольжения.

Сложность построения модели для проведения исследования заключается в том, механическая характеристика асинхронных машин имеет только одну устойчивую область работы в диапазоне изменения скольжения.

Остальные области механических характеристик являются областями неустойчивой работы.

Задача построения модели с последующим исследованием механических, электромагнитных и энергетических характеристик АМ во всем диапазоне изменения скольжения может быть решена при использовании подхода, описанного ниже.

Этот подход базируется на формировании нагрузочного момента в точности совпадающего с моментом исследуемого АКЗ и одновременным управлением скоростью двигателя. Модель такой виртуальной установки показана на риснке 3 - (файл AKZ_stat).

Рисунок 3 - Модель виртуальной установки для снятия статических характеристик асинхронной машины

Модель содержит две электрические машины одну асинхронную машину (АМ) со своим источником питания (ASC). Вторую машину постоянного тока (DCM) с источником питания обмотки возбуждения (DCS) и регулируемым источником в якорной цепи (CVS). Электромагнитный момент асинхронной машины является нагрузкой на валу машины постоянного тока, а электромагнитный момент машины постоянного тока служит нагрузкой на валу асинхронной машины.

При таком построении моменты обеих машин будут всегда (в установившемся режиме) равны и противоположны по знаку. Для задания скорости вращения исследуемой асинхронной машины машина постоянного тока управляется от регулятора, на вход которого поступает сигнал задания и сигнал обратной связи - скорость асинхронной машины. Блок (Measurement) является библиотечным блоком для измерения переменных состояния асинхронной машины.

Блок (Output) служит для передачи в рабочее пространство переменных для вычисления механических, электромагнитных и энергетических характеристик асинхронной машины. Модель этого блока представлена на рис.6.14. Здесь вычисляется скольжение, амплитуда тока статора и коэффициент мощности. Блок (To Workspace) служит для передачи данных в рабочее пространство Matlab.

Программа для расчета статических характеристик представлена в файле (AKZ_ Char), а сами характеристики показаны на рисунке 4.

Каждый из перечисленных разделов содержит теоретическую часть, подкрепленную практическими моделями. При этом пользователю рекомендуется самому реализовать модель согласно описанию. В том, что это описание далеко не всегда даст исчерпывающие ответы на массу вопросов, возникающих при разработке модели.

Пакет программ MATLAB-Simulink может быть полезен для следующих категорий пользователей: инженерам-проектировщикам электромеханических систем и желающим повысить уровень компьютерной грамотности.

Рисунок 4 - статические характеристики асинхронной машины

4 Постановка задачи

В настоящее время существует большое количество разнообразных информационно-измерительных систем, а также множество прикладных пакетов моделирования для математического анализа как например. Среди них лидирующее положение для исследования динамических систем занимают пакеты MATLAB и Simulink . Большинство из этих систем невозможно использовать в совокупности аналитического и измерительного инструмента для наладки электропривода.

Целью разработки является создание автоматизированной системы информационной поддержки наладочных работ электропривода, для повышения эффективности самого процесса наладки электропривода постоянного и переменного тока. Эта задача актуальна по следующим причинам:

-объекты управления электроприводами становятся более сложными; это выражается в том, что возрастает число задач, решаемых в процессе управления; одновременно с ростом числа задач сокращается допустимое время принятия решения и повышаются требования к надежности;

-наладка электропривода проводится достаточно долго в условиях неопределенности, т.е. при отсутствии в полном объеме информации, необходимой для правильного выбора технических решений.

Эти причины вызывают необходимость применения проектирования современной информационной системы в следующих областях: Первая область -- применение вычислительной техники для выполнения численных расчетов, которые требует слишком больших затрат времени или вообще не реализуются вручную. Развитие этой области способствовало интенсификации методов численного решения сложных математических задач. Характерной особенностью данной области применения вычислительной техники является наличие сложных алгоритмов обработки, которые используются в простых по структуре данным, объем которых сравнительно невелик.

Вторая область, которая непосредственно относится к использованию средств вычислительной техники в автоматических или автоматизированных информационных системах. Информационная система представляет собой программно-аппаратный комплекс, обеспечивающий выполнение следующих функций:

1. надежное хранение информации в памяти компьютера;

2. выполнение специфических для данного приложения преобразований информации и вычислений;

3. предоставление пользователям удобного и легко осваиваемого интерфейса. Однако в информационных системах совокупность взаимосвязанных информационных объектов фактически отражает модель объектов реальных событий. А потребность пользователей в информации, адекватно отражающей состояние реальных объектов, требует сравнительно быстрой реакции системы на их запросы. И в этом случае требуется наличие устройств хранения данных.

Процесс проектирования должен иметь иерархическую структуру. Этот принцип определяет последовательность анализа объекта при проектировании. В соответствии с ним анализ должен начинаться с выхода системы, рассматриваемой как единое целое. Затем система разбивается на небольшое число достаточно крупных подсистем, исследуется вклад каждой из них в результирующий выход системы. Иерархия проста и естественна в отображении взаимосвязи между классами объектов.

Основной метод проектирования сложной системы - метод декомпозиции. Иерархическая структура процесса проектирования и широкое использование метода декомпозиции объясняются особенностями процесса принятия решений ходе создания информационно-советующей системы и в ходе ее эксплуатации.

Качество принятого решения в общем случае зависит от информированности об объекте управления и временного ресурса, т.е. от многообразия просмотренных способов воздействии на процесс и оттого, насколько тщательно и полно проведен анализ хода процесса до некоторого момента времени. С другой стороны, закономерности управляемого процесса обычно таковы, что высокое качество управления может быть достигнуто лишь при достаточно малой задержке во времени управляющего воздействия. Таким образом, основное противоречие в требованиях к организации процесса принятия решения - противоречие между объемом работы по получению и переработке информации и отводимым на эту работу временем.

Одни из путей разрешения этого противоречия - использование иерархической структуры процесса принятия решения. Проблема или задача, подлежащая решению, разбивается на ряд задач (проводится декомпозиция задачи), каждая из которых по объему и сложности такова, что может быть решена за приемлемое время и содержит координирующие условия, обеспечивающие объединение решений частных задач. Управляемый процесс при этом, как правило, может быть разбит на ряд соответствующих взаимосвязанных подпроцессов.

Координирующие условия вырабатываются в результате декомпозиции исходной задачи, которая может осуществляться за меньшее время и при более ограниченном объеме информации, чем полное решение исходной задачи. Постановка частных задач и объединение их решений в решение полной задачи осуществляются на более высоком уровне соподчиненных решающих систем, чем решение частных задач, и представляют собой также процесс принятия решений. Указанное расслоение на два или большее число подчиненных один другому уровней может иметь место не только в результате дефицита времени или сложности задачи принятия решения.

Страницы: 1, 2, 3

© 2003-2013
Рефераты бесплатно, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.