Исследование характеристик электромеханического объекта управления, построенного на основе электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения

Цель работы. Изучение математических моделей и исследование характеристик электромеханического объекта управления, построенного на основе электродвигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Содержание отчета

1. Расчет параметров математической модели двигателя.

2. Схемы моделирования.

3. Графики переходных процессов по , ,  , и данные, полученные по этим графикам.

4. Вывод математических моделей вход-состояние-выход для полной и упрощенной схем моделирования ЭМО.

5. Выводы.

Расчет параметров математической модели двигателя.

Структурная схема ЭМО:

Структурная схема упрощенной модели ЭМО:

Схемы моделирования.

Схема ЭМО:

Схема упрощенной модели ЭМО:

Графики переходных процессов:

Графики переходных процессов для , ,  , при   и :

      

     

Исследование влияние момента сопротивления на вид переходных процессов , ,  и :

= 4

       

     

= 8

       

      

= 12

       

     

= 16

      

      

На  изменение  не оказывает никакого влияния

В то же время нелинейно увеличивает максимальное значение тока в 1,133 раза, а установившееся линейно на 0.64 А за каждые 4 Нм момента сопротивления.

С увеличением  угловая скорость падает на одну десятую своего начального значение за каждые последующие 4 Нм.

Угол поворота так же линейно отстает с разницей примерно в одну десятую, относительно результатов без учета момента сопротивления.

Так же по графикам видно, что время переходного процесса для  равно 0,08 с, для 0,7 с, а для 0,7 с.

Исследование влияние момента инерции нагрузки  на вид переходных процессов  и :

= 0,42

         

= 0,63

        

= 0,84

         

= 1,05

        

= 1,26

         

Возрастание момента инерции увеличивает максимальное значение силы тока, но не влияет, ни на установившееся значение силы тока, ни на значение угловой скорости, увеличивая лишь время переходного процесса.

Исследование влияния передаточного отношения редуктора  на вид переходных процессов  и :

= 4 , = 8

       

= 16 , = 8

      

= 28 , = 8

       

= 4 , = 0

         

= 16 , = 0

        

= 28 , = 0

       

При отсутствии момента сопротивления, увеличение передаточного отношения редуктора уменьшает время переходных процессов, не влияя на установившиеся значения.

При участии же в схеме момента сопротивления, увеличение передаточного отношения редуктора так же уменьшает время переходных процессов, но уменьшает установившееся значение силы тока и увеличивает угловую скорость.

Влияние меньших на порядок значений постоянных времени  и :

       

     

Уменьшение значений постоянных времени не оказывает влияния на время переходных процессов ,  ,, лишь несколько видоизменяя их графики, но сокращает на порядок время переходного процесса .

Графики переходных процессов для измеренных значений , приближенной модели ЭМО:

    

Графики переходных процессов для приближенной модели ЭМО практически, с определенной долей погрешности, вызванной округлениями в вычислениях параметров как упрощенной, так и полной моделей, совпадают с графиками полной модели. В связи с чем, можно сделать вывод, что использование приближенной модели не влияет на общую точность наблюдений.

Вывод математических моделей вход-состояние-выход для полной и упрощенной схем моделирования ЭМО.

Полная модель ЭМО:

Упрощенная модель ЭМО:

Выводы:

Мы убедились, что полная и упрощенная модели ЭМО, в общем, обладают схожей степенью точности наблюдений, при преимуществе полной модели в количестве наблюдаемых процессов и преимуществе упрощенной в простоте построения.