Реферат Курсовая Конспект
Математический уровень алгоритмического базиса структурных моделей - раздел Механика, Основные термины и определения. Концепция структурного моделирования электромеханических систем Для Специалистов В Области Эмс Наиболее Удобно И Традиционно Графическое Опис...
|
Для специалистов в области ЭМС наиболее удобно и традиционно графическое описание моделей в виде структурных схем.
Если фрагменты математического описания разделить на блоки в соответствии с физическими процессами, протекающими в системе, определить входные и выходные координаты и внутренние параметры каждого блока и изобразить схему взаимодействия блоков, то получим структурную модель математического уровня (СММУ). Таким образом, можно утверждать, что «кирпичиками», из которых конструируется СММУ, являются динамические элементы.
В общем случае динамический элемент представляется в виде блока, осуществляющего преобразования входных воздействий в выходной сигнал элементов в соответствии с заданной функцией.
Многообразие указанных функций предопределяет необходимость разделения динамических элементов на классы. Укажем наиболее используемые классы динамических элементов:
1. Элементы задания внешних воздействий (класс V);
2. Линейные безынерционные элементы (класс U);.
3. Линейные инерционные элементы (класс L);.
4. Нелинейные функциональные элементы (класс N);.
5. Специальные функциональные элементы (класс C);
6. Дискретные функциональные элементы (класс DС);
7. Дискретные фильтры (класс Z);
8. Контролирующие функциональные элементы (класс K);
9. Элементы описания дискретного автомата (класс DA).
Каждый динамический элемент характеризуется следующими атрибутами:
– порядковым номером;
– идентификатором класса;
– описанием выполняемой функции;
– параметрами указанной функции;
– номером активизирующего элемента, если данный динамический элемент может находиться в активном или пассивном состоянии.
Рассмотрим краткие характеристики элементов каждого класса.
1. Элементы задания внешних воздействий (класс V) предназначены для формирования внешних ступенчатых воздействий. Элемент характеризуется величиной ступенчатого сигнала А и временем его приложения t. Выходной сигнал элемента определяется в каждый момент времени как
. | (2.1) |
Графически элемент изображается в виде прямоугольника (рис. 2.1) с одним выходом.
Для получения более сложных форм внешних воздействий необходимо использовать комбинации элементов возмущения с динамическими элементами других классов.
2. Линейный безынерционный элемент (класс U) характеризуется коэффициентом передачи KU. В каждый момент времени значение выходного сигнала формируется как
, | (2.2) |
где – значение входного сигнала элемента, – значение коэффициента передачи.
Графическое представление элемента класса U приведено на рис. 2.2.
3. Линейные инерционные элементы (класс L) реализуют линейное преобразование входного сигнала в выходной в соответствии с передаточной функцией
(2.3) |
что соответствует дифференциальному уравнению n- порядка
(2.4) |
при нулевых начальных условиях.
В каждый момент времени значение выходного сигнала формируется в результате численного интегрирования дифференциального уравнения (2.4).
Рис. 2.1. Графическое представление и задание параметров элемента класса V
| |||
Рис. 2.2. Графическое представление и задание параметров элемента класса U
|
Графическое представление элемента класса L приведено на рис. 2.3. С использованием элементов перечисленных выше трех классов могут быть построены структурные модели математического уровня линейных электромеханических систем.
Так, например, модель для изучения динамических процессов пуска и остановки электродвигателя постоянного тока (ДПТ) независимого возбуждения при постоянном магнитном потоке () принимает вид, приведенный на рис. 2.4. Здесь электромеханические процессы преобразования энергии описаны следующей системой линейных дифференциальных уравнений:
(2.5) |
Входное напряжение электродвигателя U нарастает по экспоненциальному закону и мгновенно отключается при достижении модельного времени значения t=1.5с.
4. Нелинейные функциональные элементы (класс N) осуществляют нелинейные и логические преобразования входных сигналов в выходные. Класс этих элементов условно может быть разделен на три подкласса:
- статические безынерционные нелинейности с одним входом и одним выходом;
- статические безынерционные нелинейности со многими входами и одним выходом;
- динамические нелинейные элементы.
Примеры графического представления нелинейных функциональных элементов приведены на рис. 2.5. В общем случае с помощью нелинейных элементов осуществляется операция
, (2.6)
где x(t) – вектор входных сигналов.
A – вектор параметров, t – время.
Используя отдельные нелинейные элементы, приведенную на рис. 2.4 структурную модель можно перестроить для изучения динамических процессов в ДПТ при переменном потоке возбуждения
(Ф = var).
При этом входное напряжение U линейно нарастает до заданного уровня (рис. 2.6).
Здесь использованы три вида нелинейных элементов:
ограничение (элемент №4) – для формирования кривой входного напряжения;
умножение (элементы 6,7) – для перемножения мгновенных значений переменных;
табличная нелинейность – для учета реальной кривой намагничивания электродвигателя.
На начальном этапе изучения теоретического материала и выполнения практических заданий и лабораторного практикума, как правило, используются элементы четырех рассмотренных выше классов. Поэтому характеристики других классов элементов мы пока приводить не будем.
Базовый состав функциональных элементов структурных моделей математического уровня приведен в приложении.
Структурная модель конкретной электромеханической системы конструируется из базовых элементов путем объединения точек входа и выхода и введения узлов алгебраического суммирования сигналов. Исходной информацией для построения структурных моделей математического уровня могут быть математическое описание динамических процессов в форме дифференциальных уравнений или структурная схема исследуемой системы.
С появлением средств графического взаимодействия отпала необходимость в разработке, изучении и использовании специализированных языков моделирования.
К настоящему времени практически все системы моделирования имеют интерфейсные средства, позволяющие пользователю быстро и удобно нарисовать структурную модель для дальнейшей постановки имитационных экспериментов.
– Конец работы –
Эта тема принадлежит разделу:
Функционирование электрооборудования в автономных энергосистемах АЭС имеет ряд особенностей связанных с их ограниченной мощностью а также с... Поэтому данное учебное пособие посвящено изучению современных методов и... В настоящее время изучение электромеханических машинно вентильных систем МВС совместно с полупроводниковыми...
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Математический уровень алгоритмического базиса структурных моделей
Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов