Моделирование источников электродвижущей силы и тока с помощью вычислительного комплекса «Ритм»

6. МОДЕЛИРОВАНИЕ ИСТОЧНИКОВ

6.1. Общие положения

Источники э.д.с. и тока могут являться как самостоятельными  элементами расчетной схемы имитационной модели, так и входить в состав эквивалентов сложных устройств.

Описание источника в общем случае должно содержать необходимые  данные, позволяющие для  каждого  момента  времени на интервале расчета определить величину воздействия, а также скорость изменения воздействия во времени.

         Таким образом, при описании блока, там  где предоставляется  возможность выбора, следует указать нужную функциональную зависимость изменения воздействия.

         Различные функциональные зависимости могут воспроизводиться как стандартными средствами комплекса, так и специально предусмотренной программой "Источники пользователя" (см. раздел  "Модификация базового математического обеспечения").

         Ниже дается описание функциональных изменений воздействия и производной  воздействия  источника,  которые включены в состав стандартных средств комплекса.

Средства воспроизведения  заданных  функциональных  зависимостей  имеют  типовой  идентификатор  SISXXX. Использование этих средств предполагает указание  типового  идентификатора и соответствующей подготовки исходных данных.

6.2. Постоянное воздействие

Программным средствам описания постоянного воздействия присвоен типовой идентификатор SIS001.

Величина воздействия задается исходными данными. Значение производной для каждого момента времени устанавливается равной нулю.

Описание постоянного воздействия источника не имеет доступных переменных.

Задаваемая величина воздействия должна иметь размерность [В] или [А].

6.3. Гармоническое воздействие

Воздействие может быть представлено в виде неограниченного числа гармонических составляющих, каждая из которых имеет свое значение амплитуды, частоты и начальной фазы. Программным средствам описания функциональной зависимости присвоен типовой идентификатор SIS002.

Аналитическое выражение для расчета мгновенного значения воздействия:

,

где: ,  и  - амплитуда, частота и начальная фаза гармонической составляющей;  - момент времени.

Аналитическое выражение для расчета величины производной воздействия:

Описание функциональной зависимости изменения воздействия не использует дополнительных переменных.

Исходные данные:

  – амплитуда k-ой гармонической составляющей воздействия источника,

             [B] или [A];

   –    частота k-ой гармонической составляющей воздействия источника, [Гц];

   –  начальная фаза k-ой гармонической составляющей воздействия источника,
                             [рад];

Ограничения на исходные данные:

- амплитуда и частота гармонической составляющей не могут иметь отрицательные значения.

Коды системы диагностики:

     - 202 –задано отрицательное значение частоты для гармонической составляющей

                 воздействия источника.

6.4. Экспоненциальное воздействие

В общем случае воздействие может иметь постоянную и экспоненциальную составляющие. Программным средства описания экспоненциального воздействия присвоен типовой идентификатор SIS003.

Аналитическое выражение для расчета мгновенного значения воздействия:

,

где: - начальное значение воздействия; - изменение воздействия; - постоянная времени изменения воздействия; - момент начала изменения воздействия.

Аналитическое выражение для расчета величины производной воздействия:

Описание функциональной зависимости не использует дополнительных переменных.

Исходные данных:

      - - начальное значение воздействия;

      - - изменение воздействия;

      - - постоянная времени изменения воздействия;

      - - момент начала изменения воздействия.

Ограничения на исходные данные:

- момент начала изменения воздействия не может иметь отрицательное значение.

Коды системы диагностики:

  - 203 –задано отрицательное значение момента времени начала изменения воздействия.

6.5. Синусоидальное воздействие

с экспоненциальным изменением амплитуды

В общем случае амплитуда синусоидального воздействия может иметь постоянную и экспоненциальную составляющие. Программным средства описания экспоненциального воздействия присвоен типовой идентификатор SIS004.

Аналитическое выражение для расчета мгновенного значения воздействия:

,

где: - начальное значение амплитуды воздействия; - изменение амплитуды воздействия; - постоянная времени изменения амплитуды воздействия;  - момент начала изменения амплитуды воздействия;   f – частота колебаний; - начальная фаза колебаний.

Аналитические выражения для расчета величины производной воздействия:

а) до начала изменения амплитуды

;

б) после начала изменения амплитуды

.

Описание функциональной зависимости не использует дополнительных переменных.

Исходные данных:

      - - начальное значение амплитуды воздействия, [В]  или [А];

      - - изменение амплитуды воздействия, [В]  или [А];

      - - постоянная времени изменения амплитуды воздействия, [c];

      - - момент начала изменения амплитуды воздействия, [c];

      - f – частота колебаний, [Гц];

      - - начальная фаза колебаний, [рад].

Ограничения на исходные данные:

- момент начала изменения воздействия не может иметь отрицательное значение;

- частота колебаний не может иметь отрицательное значение.

Коды системы диагностики:

  - 202 –задано отрицательное значение частоты колебаний;

- 203 –задано отрицательное значение момента времени начала изменения воздействия.

6.6. Табличное задание воздействия в функции времени

Описание воздействия производится таблицей, которая должна содержать последовательные моменты времени и соответствующие им мгновенные значения воздействия. Размер таблицы не ограничивается. Для периодического воздействия достаточно задать таблицу значений на интервале времени, соответствующем периоду изменения воздействия.

Исходная таблица значений может быть использована для получения воздействия различных источников с необходимым фазовым сдвигом. С этой целью вводится параметр «сдвиг моментов времени таблицы». Задание положительного значения параметра приводит к запаздыванию фактического воздействия по отношению к табличному на указанную величину.

Программные средства табличного описания воздействия в функции времени имеют типовой идентификатор SIS005.

Интервал между моментами времени табличного описания воздействия может быть произвольным. При определении величины воздействия на некоторый момент времени первоначально определяется интервал описания, который содержит указанный момент времени. Этому интервалу присваивается статус текущего. Величина воздействия на моменты времени, принадлежащие текущему интервалу описания, определяется линейной интерполяцией значений воздействия, которые соответствуют граничным моментам времени текущего интервала.

Величина производной воздействия определяется делением разности значений воздействия, которые соответствуют моментам времени границ текущего интервала описания, на длительность текущего интервала. Величина производной воздействия сохраняет свое значение для всех моментов времени, принадлежащих текущему интервалу описания.

 Описание функциональной зависимости не использует дополнительных переменных.

Исходные данных:

      - - период изменения воздействия (интервал времени, для которого производится описание воздействия), [с];

      - -сдвиг моментов времени таблицы, [с];

      -  - момент времени описания воздействия, [с];

      - - величина воздействия на момент времени ,  [В]  или [А];

Ограничения на исходные данные:

- моменты времени описания воздействия должны быть указаны в хронологической последовательности;

 - последний момент времени табличного описания воздействия не может быть меньше указанного значения параметра .

Коды системы диагностики:

- 204 –   нарушена хронология табличного описания воздействия;

- 205–    описание периода изменения воздействия не завершено.