Динамические моделирование механической части силового канала ЭП.

К основным составляющим элементам структурной схемы ЭП относится:

1. силовой канал, по которому осуществляется транспорт потока энергии.

2. информационный канал, по которому реализуется управление отдельными элементами силового канала и информации об их состоянии.

 

В свою очередь силовой канал ЭП состоит из 2-х частей;

- механическая часть силового канала ЭП.

- электрическая часть силового канала ЭП.

 

Связывающим элементом, одновременно входящим в эти части является электромеханический преобразователь (ЭМП) .

Механическая часть силового канала ЭП.

Обобщенная графическая модель (совместная механичная характеристика ЭП).

 

Если в единой системе координат, в одном из квадратов декартовой плоскости построить механическую характеристику ЭД ( ) и механическую характеристику механизма ( ) и для одних из тех же значений определить арифметическую разность , то мы получим динамический ( избыточный) момент. Полученная зависимость - совместная механическая характеристика ЭП или обобщенная графическая модель электрической машины.

1. Механическая характеристика механизма.

Статические 2. Механическая характеристика двигателя.

характеристики3. Совместная механическая характеристика.

 

 

Рис.1

 

Каждая точка всех 3-х характеристик, взятых отдельно описывает статические режимы.

 

 

С помощью совместной механической характеристики:

1. Можно судить об устойчивости работы ЭП.

- коэффициент устойчивости - устойчива

- неустойчива

2. Анализировать переходные процессы в ЭП. (строить характеристики

).

Кроме того при анализе механической части силового канала ЭП зачастую приходится учитывать упругость элементов механической части, наличие передаточных звеньев, результатов чего может являться неравенство скоростей вращения вала двигателя и вала механизма зачастую для последующего анализа механики ЭП приходиться использовать приведенные моментов инерции, жесткостей отдельных элементов к валу ЭД.

;

где - приведенный статический момент сопротивления

- передаточное число.

 

- приведенный момент инерции

- приведенная жесткость

 

Кроме того для анализа механической части силового канала ЭП используется различные механические модели, которые соответственно имеют различное математическое описание. Наиболее общей и полной моделью механической части силового канала – 2-х массовая механическая модель на которой основные элементы представлены в виде 2-х вращающихся масс (двигатель и механизм)

 

 

Рис.2

Рис.2

Представить систему уравнений описывающее движение каждого их трех звеньев в систему (1-я вращающаяся масса с моментом инерции , 2-я вращающаяся масса , и связь).Используем метод применяемый в механике которая состоит в том, что система расчленяется на отдельные звенья и при этом реальные звенья заменяются воздействием каждого звена друг на друга. В качестве меры этого воздействия используем момент упругости.

 

(1)

 

 

(2)

 

(3)

 

Таким образом получили систему 3-х уравнений , которые представляют из себя уравнения движения 2-х массовой модели.

 

Х массовая модель как объект управления

(аналоговый вариант).

В современной теории управления наиболее часто используется два вида модели:

1-ый вид модели: основан на представлений процессов в системе и самой системы в переменных «входы-выходы» и заключается в том, что реальные физические величины, участвующие в системе представляются в виде так называемых переменных входа, и в переменных выходы, то есть в измеряемых и нужных в данных системах физических величин. Этот вид модели хорош своей физичностью ,однако в случаях сложных систем не всегда может быть использован.

2-й вид модели: в котором система представляется в виде переменных «состояния» связанных с выходами и обеспечивает единообразие и благодаря этому удобное математическое описание совершенно разнообразных величин.

Преимущество 2-го вида модели особенно ощутимо при работе со сложными системами с целью создания оптимальных алгоритмов управления.