Моделирование систем автоматизированного электропривода: Методические указания по выполнению лабораторных работ

процессов получить его основные параметры: перерегулирование, время первого согласования, время переходного процесса, скорость нарастания тока.

Пример выполнения задания на моделирование приведён в пункте 1.2.

1.2 Пример выполнения задания

1.2.1 Постановка задачи и исходные данные

         Задача: Необходимо провести моделирование по структурной схеме, приведённой на рисунке 1, и получить график переходного процесса скорости (график переходного процесса тока необходимо получить самостоятельно).

         На схеме НЗ – нелинейное звено, представленное на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 – Функция работы нелинейного звена

         Параметры нелинейного звена:

Коэффициент наклона (К): 1.5;

Верхний ограничительный предел (Uверх): 300 В;

         Параметры структурной схемы заданы в таблице 1.

Таблица 1.1 – параметры структурной схемы

1.2.2 Моделирование системы по структурной схеме
в MatLab SIMULINK

         Данный способ моделирования производится путём построения структурной схемы, аналогичной заданной, в системе моделирования Simulink.

Таблица 1.2– Таблица кодирования параметров

         Для построения модели необходимо создать М–файл (обычный текстовый файл, создаваемый в MatLab, и имеющий расширение mat), где введены параметры системы с их значениями.

         Процедура создания М–файла:

1) запускаем MatLab;

2) последовательно выбираем в панели задач File→New→M-file (появляется окно М–файла с названием Untitled);

3) выполняем задание переменных в соответствии с таблицей кодирования. Для этого вводим в окне М–файла значения параметров:

Ra=6; Ta=0.08; Tm=0.05; Koc=0.2; Ic=9; Ktp=0.8; Ttp=0.06; alpha=170; UB=300; K=1.5

4) сохраняем созданный М–файл в папке Work;

5) запускаем М–файл с помощью кнопки Run на панели управления.

         Для построения заданной структурной схемы в системе Simulink требуется выполнить следующие действия:

1) Выбираем File→New→Model (появляется окно модели с названием Untitled).

2) На панели управления выбираем значок с названием Library Browser, после нажатия на который открывается библиотека компонентов для создания модели. В левой части окна перечислены разделы, хранящие необходимые для моделирования элементы.

3) В разделе Continuous выбираем элемент Transfer Fcn (передаточная функция) и перетаскиваем его мышью в окно модели. Следует учесть, что для моделирования контура тока понадобится несколько элементов Transfer Fcn, поэтому процедуру по перемещению необходимо произвести несколько раз. В разделе Math Operations выбираем сумматоры (Sum). Далее выбираем из раздела Skins блоки Scope (прибор регистрации сигналов или «осциллограф»). Добавляем из библиотеки компонентов источник управляющего воздействия, а так же источник возмущения из раздела Sourses. Так как управляющее и возмущающее воздействия моделируются ступенчатыми сигналами, выбираем блоки с названием Step.

4) Для реализации нелинейного звена требуется применение нелинейного блока из библиотеки Discontinuities. В данной библиотеке представлены различные виды нелинейных блоков. Для выполнения задания, указанного выше, требуется применение блока ограничения Saturation. Так же для задания коэффициента наклона у нелинейного звена потребуется блок под названием Gain (усилитель) из раздела Math Operations.

5) Размещаем все блоки согласно схеме, изображённой на рисунке 1.3 и устанавливаем связи между блоками, соединяя их однонаправленными линиями.

Рисунок 1.3 – Модель заданной системы

Двойным кликом мыши по блоку можно открыть его для редактирования. Таким образом, необходимо подставить в блоки соответствующие параметры (в общем виде) согласно схеме, изображенной на рисунке 1.3.

         Процедура задания параметров блоков в модели:

а) в блоке, задающем управляющий сигнал (блок Step на входе системы), необходимо задать величину управляющего воздействия (в строку final value): α=170°.

б) в блоке ограничения Saturation в пункте Upper limit (верхний предел) заносится значение UB (UB=300 B) и в пункте Lower limit (нижний предел) заносится значение 0.

в) в блоке, устанавливающем величину возмущающего воздействия (блок Step), необходимо задать время приложения нагрузки в секундах (строка Step time). Задаем момент времени приложения тока статического, равный 3 секунды, считая от момента пуска двигателя. Таким образом, предполагаем, что переходный процесс по управляющему воздействию закончится раньше, чем через 3 секунды и лишь затем начнётся переходный процесс отработки возмущающего воздействия. Далее необходимо задать величину возмущающего воздействия (в строке final value задаём значение Ic).

         В меню следует выбрать Simulation→Configuration parameters и в графах Start time и Stop time установить время начала и конца работы модели в секундах (для нашего случая время начала 0, а время