- •Конспект лекцій з курсу:
- •Вступна лекція Основні поняття
- •Класифікація моделей
- •Вимоги, пропоновані до математичних моделей
- •Етапи математичного моделювання
- •I. Розробка математичної моделі об'єкта.
- •Розділ 2. Аналогове й цифрове моделювання
- •2.1. Загальна методика рішення задач на аом
- •2.2. Принципи аналогового моделювання
- •II. Одержання рішень математичної моделі
- •III. Оцінка адекватності отриманих результатів.
- •Форми подання динамічних об'єктів
- •1. Одновходовий підсилювач із активним опором у ланцюзі зворотного зв'язка.
- •Багатовходовий підсилювач із активним опором у ланцюзі зворотного зв'язка.
- •3. Підсилювач із конденсатором у ланцюзі зворотного зв'язка.
- •4. Підсилювач із конденсатором у вхідному ланцюзі.
- •5. Аперіодична ланка
- •2.3. Попередній аналіз задачі й способи приведення рівнянь до виду, зручному для рішення на аом
- •2.4. Вибір масштабів і розрахунок передаточних коефіцієнтів і початкових умов
- •2.7. Точність і погрішність отриманих рішень
- •2.8. Чисельні методи рішення систем диференціальних рівнянь на цом
- •2.9. Типовий алгоритм і структура програми для рішення сду
- •Нелінійність типу "ідеальне реле"
- •3.2. Моделювання нелінійностей в аом
- •3.3. Реалізація типових нелінійностей систем автоматичного регулювання на аом
- •3.4. Моделювання сил тертя ковзання й кочення
- •3.5. Моделювання механічної частини електропривода з урахуванням пружності
- •3.6. Моделювання зазору в механічній передачі
- •4.1. Аналогова модель двигуна постійного струму
- •4.2. Моделювання електричного привода із двигуном постійного струму незалежного збудження
- •4.3. Математичне моделювання дпc Моделювання на аом систем з оптимизаційними контурами
- •1. Загальні методи. Рішення задач оптимізації.
- •Розділ 5. Математичне моделювання електричних машин постійного струму
- •5.1 Загальні положення і допущення
- •5.2 Математичне моделювання дпр
- •Моделювання дпс при регулюванні магнітного потоку
- •5.4 Моделювання генератора постійного струму
- •5.5.Нормування систем др
- •5.6. Приклад підготовки даних для моделювання двигуна постійного струму
- •Розділ 6. Математичне моделювання асинхронних машин
- •6.1 Розрахунок параметрів ад за каталожними даними
- •6.2 Механічна характеристика ад і її апроксимація видозміненою формулою Клосса
- •6.4 Моделювання ад у фазній системі коордінат
- •6.5 Метод векторів, що зображають
- •6.6. Рівняння ад в ортогональній системі координат
- •6.7 Система відносних одиниць ад
- •6.8. Математична модель ад в осях
- •6.9. Математичне моделювання системи трн-ад у фазних координатах
- •Глава 7. Математичне моделювання синхронних машин
- •7.1 Лінеаризована модель сд
- •7.2 Моделювання см у фазній системі координат
- •7.3 Моделювання см в ортогональній системі координат
- •Розділ 8. Математичне моделювання тиристорних перетворювачів.
- •8.1 Методи моделювання тиристорних перетворювачів
- •8.2. Моделювання тп по середніх значеннях випрямленої э.А.С.
- •8.3. Моделювання з урахуванням однонаправленості вентильного ланцюга
- •8.4. Моделювання тп по миттєвих значеннях випрямленої э.Д.С
- •Алгоритм моделювання тп по миттєвих значеннях випрямленої э.Д.С
- •8.5. Моделювання тп методом перемикаючих функцій.
1. Одновходовий підсилювач із активним опором у ланцюзі зворотного зв'язка.
Для цього випадку
у такий
спосіб реалізується безінерційна
підсилювальна ланка. Залежно від
співвідношення
й
коефіцієнт підсилення може більше або
менше одиниці. В окремому випадку, коли
=
,
маємо
тобто
вирішальний елемент змінює знак вхідного
сигналу й стає "інвертором".
Багатовходовий підсилювач із активним опором у ланцюзі зворотного зв'язка.
може
бути використаний для підсумовування
сигналів з одночасним їхнім множенням
на вагові коефіцієнти
.
Виконуючу функцію при n -входах можна
записати як
3. Підсилювач із конденсатором у ланцюзі зворотного зв'язка.
Апаратна реалізація підсилювача:
Передатна функція підсилювача:
Вихідна напруга підсилювача в області зображень:
або в області оригіналів
Відповідно до цього вираження, розглянутий підсилювач виконує операцію інтегрування в часі вхідної величини.
Якщо підсилювач має кілька входів, тоді зображення вхідної напруги
або в часовій області
Таким чином, ОП з конденсатором у ланцюзі ЗЗ виконує функцію інтегрування з одночасним множенням вхідної напруги на ваговий коефіцієнт:
4. Підсилювач із конденсатором у вхідному ланцюзі.
Передаточна функція підсилювача:
Вхідна напруга в області зображень буде:
або в області оригіналів
Таким чином, ОП виконує операцію диференціювання. підсилювач, Що Диференціює, застосовується рідше інших вирішальних елементів, тому що він погіршує співвідношення сигнал/шум, будучи джерелом високочастотних перешкод.
Наприклад, нехай на вході ОУ є сигнал, який складається з постійної складової й синусоїдальної перешкоди:
Вихідний сигнал ланки, що диференціює, буде
у такий спосіб дія сигналу перешкоди на виході зросла в раз.
Із цієї причини, у зв'язку з низькою перешкодозахищеністю, подібні елементи ти в практиці моделювання практично не використовуються.
5. Аперіодична ланка
Як узагальнюючий приклад розглянемо наступну структуру:
Передатна функція підсилювача
Так, як опори:
;
,
те
Видно, що ОП є аперіодичною ланкою.
Таким чином, звичайний ОП може виконувати достатнє число математичних операцій і за допомогою вирішальних підсилювачів можна вирішувати системи ДР.
Особливості:
- беруть до уваги зміну знака на всіх вирішальних елементах;
- вхідні опори повинні бути досить великі (для моделюючих ОП RBX — десятки кому, 1 МОм)
2.3. Попередній аналіз задачі й способи приведення рівнянь до виду, зручному для рішення на аом
Математичний опис великого класу задач, пов'язаних з технікою автоматичного керування, виконується за допомогою диференціальних рівнянь (це динамічні властивості об'єктів керування, перехідні процеси й ін.)
Рівняння, розв'язувані на АОМ, є математичною моделлю вихідних (фізичних) процесів.
В АОМ принципово можливі два методи інтегрування диференціальних рівнянь:
- використання пристроїв, що диференціюють,
- метод зниження похідній.
1 -й метод практично не застосовується через посилення перешкод пристроями, що диференціюють. Розглянемо метод зниження порядку похідній на прикладі рішення диференціального рівняння 2-го порядки з постійними коефіцієнтами:
А2Х" + А1Х' + A0X = у,
де А1 A2, А0 - постійні числа більше 0;
у - постійне число або функція часу, тобто у= f(t) - функція, що змушує.
Вирішимо рівняння щодо вищої похідної:
де
;
;
Таким чином, друга похідна дорівнює сумі всіх інших членів рівняння.
АОМ складається з комплексу операційних блоків, з'єднавши які певним чином, можна одержить рішення завдання. Тому основна мова програмування завдань на АОМ - схемний спосіб.
Представимо рішення диференціального рівняння у вигляді схеми, зібраної на АОМ.
Схема дає загальне уявлення про зв'язки між окремими блоками АОМ і використовується для попередньої оцінки можливості рішення підготовленого рівняння на АОМ.
При побудові схеми необхідно дотримуватися правила руху інформації ліворуч - праворуч, і зверху - долілиць.
Переходячи від схеми рішення до схеми моделювання, слід зазначити, що операція множення безперервної величини на постійне число здійснюється вирішальним підсилювачем шляхом відповідного підбора елементів вхідного ланцюга й ланцюгу зворотного зв'язка (коефіцієнта передачі К). Схема моделювання складається з вирішальних підсилювачів: підсумовуючого, інтегруючого, і інверторів.
