Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана
В работе производится исследование электромеханического взаимодействия электрической и механической подсистем в составе духмассовой электромеханической системы прокатного стана на основе компьютерного моделирования в пакетах прикладных программ MathCAD и MATLAB Simulink. In work research of electrom...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Фізико-математичні науки |
|---|---|
| Дата: | 2008 |
| Автори: | , |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України
2008
|
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18686 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана / А.А. Пушкин, А.В. Тимошенко // Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки: зб. наук. пр. — Кам’янець-Подільський: Кам'янець-Подільськ. нац. ун-т, 2008. — Вип. 1. — С. 144-149. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860028302091091968 |
|---|---|
| author | Пушкин, А.А. Тимошенко, А.В. |
| author_facet | Пушкин, А.А. Тимошенко, А.В. |
| citation_txt | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана / А.А. Пушкин, А.В. Тимошенко // Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки: зб. наук. пр. — Кам’янець-Подільський: Кам'янець-Подільськ. нац. ун-т, 2008. — Вип. 1. — С. 144-149. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Фізико-математичні науки |
| description | В работе производится исследование электромеханического взаимодействия электрической и механической подсистем в составе духмассовой электромеханической системы прокатного стана на основе компьютерного моделирования в пакетах прикладных программ MathCAD и MATLAB Simulink.
In work research of electromechanical interaction of electric and mechanical subsystems is made in structure of two-mass electromechanical system on the basis of computer modelling in a package of applied programs MathCAD and MATLAB Simulink.
|
| first_indexed | 2025-12-07T16:51:13Z |
| format | Article |
| fulltext |
Математичне та комп’ютерне моделювання
144
2. Киншт Н. В., Герасимова Г. Н., Кац М. А. Диагностика электрических
цепей. – М.: Энергоатомиздат, 1983. – 192 с.
3. Влах И., Сингхал К. Машинные методы анализа и проектирования элек-
тронных схем. – М.: Радио и связь, 1988. – 560 с.
The method of localization of defective subsystems of electronic devices,
which, is offered it is founded on principle of decomposition. It is shown,
that by verification definitely of the formed hypotheses in relation to being of
component parts of electronic devices (essence of analysis of their descrip-
tions), and it is possible to select defective of subsystem. Efficiency of meth-
ods of localization is led to at diagnostics of electronic devices.
Key words: diagnostics, localization of defective subsystem, principle
of decomposition.
Отримано: 05.06.2008
УДК 621.771.06
А. А. Пушкин, А. В. Тимошенко
Донбасская государственная машиностроительная академия,
г. Краматорск
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ИССЛЕДОВАНИЕ
ДВУХМАССОВОЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЙ
СИСТЕМЫ ПРОКАТНОГО СТАНА
В работе производится исследование электромеханическо-
го взаимодействия электрической и механической подсистем в
составе духмассовой электромеханической системы прокатно-
го стана на основе компьютерного моделирования в пакетах
прикладных программ MathCAD и MATLAB Simulink.
Ключевые слова: электромеханическая система, демп-
фирование, упругие связи, математическое моделирование,
переходные процессы.
Введение. Преодоление кризисных явлений в экономике Украи-
ны сопровождаются ограничением энергетических и материальных
ресурсов, увеличением количества потребления энергии, усложнени-
ем требований технологических процессов, в связи с этим возникла
необходимость более полного учета взаимодействия электропривода
с приводными механизмами, которые содержат упругие связи.
На сегодня, наиболее перспективным и рациональным способом
подавления упругих колебаний является электротехнический, так как
он прост в осуществлении, легко может использоваться для автома-
тизации любой электромеханической системы [1-2].
Постановка задачи исследования. Целью работы является ис-
следование электромеханического взаимодействия парциальных
© А. А. Пушкин, А. В. Тимошенко, 2008
Серія: Технічні науки. Випуск 1
145
электрической (ЭП) и механической подсистем (МП) в составе двух-
массовой электромеханической системы (ЭМС) прокатного стана с
помощью пакетов прикладных программ.
Материалы исследования. Объектом исследования является
прокатный стан с двигателем постоянного тока (ДПТ) и системой
подчиненного регулирования (СПР) с паспортными данными:
Рн=85кВт; Uн=220В; Iн=440А; nн=540об/мин; J1=8,25кг·м2; Тэ=0,084с;
Ud=460В; Тμ=0,005с. Структурная схема СПР приведена на рис. 1.
На рисунке приняты следующие обозначения: ω1, ω2 – скорость
двигателя и механизма; Uз – напряжения задания; Iя – ток якоря дви-
гателя; Мд – момент развиваемый двигателем; Мс – момент статиче-
ского сопротивления на валу двигателя; Му – момент упругих коле-
баний; Тэ – электромагнитная постоянная времени; Кт, Кс – коэффи-
циенты обратных связей по току и скорости; Кп – коэффициент пере-
дачи преобразователя; КФн – коэффициент пропорциональности ЭДС
скорости ω1; Rя – сопротивление якорной цепи двигателя.
Рис. 1. Структурная схема электропривода прокатного стана
На основании структурной схемы, исследование динамики пере-
ходных процессов производим на основе передаточной функции по
управляющему воздействию, знаменатель которой, характеристиче-
ский полином, определяет демпфирующие свойства электропривода:
1T
TT
)( c
2
2
12
2
12c3
2
12
4
2
12
c ++
Ω
Ω+
+
Ω
+
Ω
= ppTpTpTpQ тcт γ . (1)
Вид корней характеристического уравнения определяет характер
переходных процессов, который зависит от параметров: γ, Ω12, Tc, Tт.
Для выявления закономерностей электромеханического демп-
фирования более удобно пользоваться нормированной записью ха-
рактеристического уравнения (1), что дает возможность определить
наилучшие параметры ЭМС с предельным демпфированием [3; 4]:
( ) 0122)( 223344 =+++++= рТКрТKрТКрТKpQ удвувудвув ξγξ (2)
1=опт
вК , 1-γξ =опт
д , (3)
где Кв
опт, ξдопт – оптимальные коэффициенты электромеханического
взаимодействия и демпфирования соответственно.
Математичне та комп’ютерне моделювання
146
Перейдем от обобщенных показателей ЭМС (3) к оптимальным
значениям некомпенсированных постоянных времени контура тока и
скорости: Тт
опт, Тс
опт (4), при которых будет достигаться максималь-
ное подавление упругих механических колебаний:
1212
1
2 Ω
==
-γξ оптд
уопт
в
опт
т
Т
КТ ,
12
1-2
2
Ω
==
γ
ξ у
опт
д
опт
в
опт
с ТКТ . (4)
Для подтверждения полученных соотношений (4) произведем
расчет на электронно-вычислительной машины (ЭВМ) корней харак-
теристического уравнения в среде пакета прикладных программ
MathCAD с помощью функции polyroots (V), где V – вектор-столбец
коэффициентов полинома и построим переходный процесс в элек-
тромеханической системе прокатного стана координаты iя=f(t), форма
которого определяется расположением корней характеристического
уравнения на комплексной плоскости (рис. 2). Как мы видим, полу-
ченные корни являются комплексно-сопряженными кратными, т.е. в
ЭМС достигается максимальное электромеханическое взаимодейст-
вие с предельным демпфированием упругих механических колебаний
и минимальной длительностью переходного процесса.
31 1: 2 12 : 9425 Tt : 2 Tc 0.0212 Tt : Tt 5.305 10
12 2 1 12
1
Tc
2 47.139 81.631iTc Tt 12
2 47.136 81.618 i12polyroots
47.114 81.Tc
212
Tc Tt
212
−γ −
γ = Ω = = ⋅ = = = ×
Ω ⋅ γ − ⋅Ω
− +γ + ⋅ ⋅Ω
− −Ω =
− −
Ω
⋅
Ω
( )
( ) ( )
( ) ( ) ( ) ( ) ( )
( )
1
KcW p :
2Tc Tt Tc Tt 12Tc4 3 2p p p Tc p 1
2 2 212 12 12627 i
47.111 81.615 i
1 W s
H s :
s
invlaplace, s
H s simplify 440.0 1398. exp 48.69 t cos 83.23 t 6260. exp 45.56 t sin 80.12 t
float, 4
h2 t : 440.0 1
=
⋅ γ + ⋅ ⋅Ω + + + ⋅ +
Ω Ω Ω
− +
⋅
=
→ + ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ + − ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅
= +
…
( ) ( ) ( ) ( )398. exp 48.69 t cos 83.23 t 6260. exp 45.56 t sin 80.12 t⋅ − ⋅ ⋅ ⋅ + − ⋅ − ⋅ ⋅ ⋅…
Рис. 2. Расчет корней характеристического уравнения и построение
переходных процессов в среде пакета MathCAD
Серія: Технічні науки. Випуск 1
147
Исследовать динамические режимы наиболее целесообразным
на математической модели с использованием такого пакета модели-
рования, которым является MATLAB. Наиболее известные области
его применения является: математика и вычисления; разработка ал-
горитмов; вычислительный эксперимент, имитационное моделирова-
ние, макетирование; анализ данных, исследование и визуализация
результатов; научная и инженерная графика; разработка приложений,
включая графический интерфейс пользователя.
Приложение Simulink , как составная часть MATLAB для обра-
ботки сигналов, разрешает быстро проецировать, моделировать и
тестировать системы электропривода, используя интерактивно-
визуальное моделирование. Это разрешает анализировать работу уже
на самых ранних стадиях разработки проекта. Модель электроприво-
да постоянного тока с системой подчиненного регулирования пред-
ставим в виде типовых динамических звеньев системы (рис. 3), кото-
рые связаны между собой в соответствии с параметрами реальной
схемы ЭМС прокатного стана (рис. 1). Схема модели в терминах па-
кета Simulink представлена следующими элементами: регулятор ско-
рости, обеспечивающий поддержание скорости с заданной точно-
стью; регулятор тока в составе контура тока способствует линеариза-
ции нелинейных характеристик преобразователя при ограничении
тока якоря в заданных пределах; управляемый преобразователь,
предназначен для выпрямления входного напряжения; электродвига-
тель постоянного тока, являющийся объектом регулирования; отри-
цательные обратные связи по току и скорости, контролирующие фак-
тические значения переменных.
Рис. 3. Математическая модель электропривода в среде Matlab
На основе математической модели промоделируем замкнутый
цикл работы электропривода прокатного стана с СПР и приведем
графики переходных процессов для основных координат ЭМС при
рекомендуемых настройках (4) (рис. 4).
На основании полученных графиков установим важные динами-
ческие показатели работы электропривода прокатного стана: лога-
рифмический декремент затухания λ; степень устойчивости ЭМС η;
Математичне та комп’ютерне моделювання
148
колебательность μ; перерегулирование σ; время переходного процес-
са tпр; статическое ∆ωс и динамическое ∆ωд падение скорости; коэф-
фициент динамичности Кд (табл. 1).
Рис. 4. Графики переходных процессов Iя= f(t), ω2=f(t) и Му=f(t)
Таблица 1
Динамические показатели качества работы ДПТ с СПР
Показатели
качества λ η μ σ,% tпр, с
Δωс,
%
Δωд,
% Кд
ДПТ с СПР 5,06 34,4 1,24 42,8 0,18 2,2 5,4 1,42
Из вида переходных процессов можно сказать, что предельное
демпфирование упругих механических колебаний с оптимальными
динамическими показателями достигается при максимальном элек-
тромеханическом взаимодействии, т.е. при выполнении условий (4).
Выводы. На основе пакетов прикладных программ MathCAD и
MATLAB Simulink исследованы электромеханические процессы в
двухмассовой ЭМС прокатного стана с упругими механическими
звеньями, установлены важные динамические показатели качества
работы системы.
Список использованной литературы:
1. Земляков В. Д., Задорожний Н. А. О демпфировании электроприводом
постоянного тока упругих электромеханических колебаний // Изв. вузов.
Электромеханика. – 1984. – №5. – С.92-98.
2. Пушкин А. А. Исследование влияния параметров системы автоматиче-
ского управления на демпфирование упругих колебаний в электроприво-
де // Сборник научных трудов Днепродзержинского государственного
технического университета (технические науки). Тематический выпуск
“Проблемы автоматизированного электропривода. Теория и практика”. –
Днепродзержинск: ДГТУ, 2007. – С.573-574.
3. Пушкин А. А. Определение путей достижения минимума колебательно-
сти в электроприводе с упругими связями // Электротехника и электроме-
ханика: материалы Всеукраинской научно-технической конференции
Серія: Технічні науки. Випуск 1
149
студентов, аспирантов, молодых ученых с международным участием. –
Николаев: НУК, 2007. – С.77-82.
4. Тимошенко А. В., Пушкин А. А. Влияние параметров оптимизации сис-
темы подчиненного регулирования на демпфирующую способность элек-
тропривода // Наукові праці Донецького національного технічного уні-
верситету. Серія: “Електротехніка і енергетика”. – Випуск №7(128). – До-
нецьк, 2007. – С.107-112.
In work research of electromechanical interaction of electric and me-
chanical subsystems is made in structure of two-mass electromechanical
system on the basis of computer modelling in a package of applied pro-
grams MathCAD and MATLAB Simulink.
Key words: electromechanical system, damping, elastic connections,
mathematical modelling, transients.
Отримано: 11.04.2008
УДК 001.5:65.011.03
К. Г. Романчук, Д. В. Стефанишин
Міжнародний економіко-гуманітарний університет
ім. Степана Дем’янчука, м. Рівне
ВИКОРИСТАННЯ БАЙЄСІВСЬКОГО
ПІДХОДУ ПРИ УПРАВЛІННІ РИЗИКАМИ
АВАРІЙ В СКЛАДНИХ СИСТЕМАХ
Пропонується метод оцінки та управління ризиками аварій
в складних системах з використанням байєсівського перетво-
рення ймовірностей в рамках системної теорії надійності. Ме-
тод дозволяє оцінювати повний ризик аварій в складній систе-
мі як суму ризиків від відмов окремих підсистем з врахуван-
ням особливостей структурної функції надійності системи, та
ідентифікувати події, з якими пов’язуються визначальні ризи-
ки як складові повного ризику системних аварій. Поставлена
задача оптимізації структури системи й мінімізації сумарного
ризику аварій в системі за умов дефіциту ресурсів, що направ-
ляються на цілі забезпечення її надійності та безпеки.
Ключові слова: байєсівський підхід, відмова, невизначе-
ність, ризик аварій, складна система, структурна функція
надійності.
Вступ. Розвиток складних систем відбувається під впливом на-
стільки великої кількості факторів, а допустимі стани системи визна-
чаються настільки значною кількістю параметрів, що всі вони прин-
ципово не можуть бути врахованими в рамках класичних динамічних
моделей. Кількість таких факторів і параметрів, що мають враховува-
тися, може бути практично необмеженою.
© К. Г. Романчук, Д. В. Стефанишин, 2008
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-18686 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | XXXX-0060 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T16:51:13Z |
| publishDate | 2008 |
| publisher | Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Пушкин, А.А. Тимошенко, А.В. 2011-04-07T19:09:13Z 2011-04-07T19:09:13Z 2008 Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана / А.А. Пушкин, А.В. Тимошенко // Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Технічні науки: зб. наук. пр. — Кам’янець-Подільський: Кам'янець-Подільськ. нац. ун-т, 2008. — Вип. 1. — С. 144-149. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. XXXX-0060 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18686 621.771.06 В работе производится исследование электромеханического взаимодействия электрической и механической подсистем в составе духмассовой электромеханической системы прокатного стана на основе компьютерного моделирования в пакетах прикладных программ MathCAD и MATLAB Simulink. In work research of electromechanical interaction of electric and mechanical subsystems is made in structure of two-mass electromechanical system on the basis of computer modelling in a package of applied programs MathCAD and MATLAB Simulink. ru Інститут кібернетики ім. В.М. Глушкова НАН України Математичне та комп'ютерне моделювання. Серія: Фізико-математичні науки Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана Article published earlier |
| spellingShingle | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана Пушкин, А.А. Тимошенко, А.В. |
| title | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана |
| title_full | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана |
| title_fullStr | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана |
| title_full_unstemmed | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана |
| title_short | Компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана |
| title_sort | компьютерное моделирование и исследование двухмассовой электромеханической системы прокатного стана |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/18686 |
| work_keys_str_mv | AT puškinaa kompʹûternoemodelirovanieiissledovaniedvuhmassovoiélektromehaničeskoisistemyprokatnogostana AT timošenkoav kompʹûternoemodelirovanieiissledovaniedvuhmassovoiélektromehaničeskoisistemyprokatnogostana |