Моделирование процессов управления в исполнительных двигателях электроприводов

Введение. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПОСТРОЕНИЯ МАТЕМАТИЧЕСКИХ И ИМИТАЦИОННЫХ МОДЕЛЕЙ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ 6 Глава 1. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ АСИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 9 1.1. Анализ рабочего процесса в трехфазном асинхронном двигателе с короткозамкнутым ротором 9 1.2. Определение параметров асинхронного двигателя 21 1.3. Энергетические соотношения в асинхронном двигателе 24 1.4. Математическая модель исполнительного асинхронного трехфазного двигателя с короткозамкнутым ротором на схемотехническом уровне 26 1.5. Приближенные статические модели. Классические схемы замещения 30 1.6. Приближенные «механодинамические» модели 34 1.7. Модели на основе объединения уравнений схем замещения и уравнения механической составляющей 36 1.8. Модель обобщенной машины 41 1.9. Операторные вычислительные имитационные модели АД на основе уравнений состояния 49 1.10. Имитационные модели на основе эквивалентных схем электромагнитных элементов трехфазного АД 55 1.11. Квазистационарная модель трехфазного асинхронного двигателя 60 Глава 2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА 67 2.1. Анализ рабочего процесса в двигателе постоянного тока с независимым возбуждением 67 2.1.1. Основные соотношения статического режима работы ДПТ 74 2.1.2. Выбор переменных для конкретного типа двигателя 76 2.1.3. Математическая модель исполнительного двигателя постоянного тока с независимым возбуждением на схемотехническом уровне 76 2.1.4. Методика определения значения коэффициента ξ* 78 2.1.5. Математические модели ДПТ с независимым возбуждением для временного и частотного анализа 80 2.1.6. Имитационные модели ДПТ виртуальных библиотек программ Multisim и Matlab Simulink 85 2.2. Особенности математической модели ДПТ с возбуждением от постоянных магнитов 91 2.2.1. Математическое описание ДПТ с возбуждением от постоянных магнитов в пространстве состояний 92 2.2.2. Полная имитационная модель ДПТ с возбуждением от постоянных магнитов 95 Глава 3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ БЕСКОНТАКТНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ ПОСТОЯННОГО ТОКА 99 3.1. Анализ рабочего процесса в бесконтактных двигателях постоянного тока 99 3.2. Имитационная модель бесконтактного двигателя постоянного тока 108 3.3. Математическая модель электромеханического преобразователя в мехатронной системе БДПТ 110 3.4. Имитационная модель трехфазного силового электромеханического преобразователя в мехатронной системе БДПТ 113 3.5. Верификация модели ЭМП 117 3.6. Имитационные модели электронных блоков мехатронной системы БДПТ 122 3.7. Верификация модели мехатронной системы БДПТ 128 Глава 4. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ И ИМИТАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ УПРАВЛЯЕМЫХ БЕСКОНТАКТНЫХ СИНХРОННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 130 4.1. Анализ рабочего процесса в бесконтактных синхронных двигателях 130 4.2. Имитационная модель управляемого бесконтактного синхронного двигателя с возбуждением от постоянных магнитов 130 4.3. Результаты вычислительного эксперимента 133 Глава 5. ПРОБЛЕМЫ ИДЕНТИФИКАЦИИ ИМИТАЦИОННЫХ КОМПЬЮТЕРНЫХ МОДЕЛЕЙ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 135 5.1. Общий алгоритм процесса идентификации 135 5.2. Идентификация имитационной модели ДПТМ 136 Глава 6. ЦИФРОВЫЕ МОДЕЛИ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 143 6.1. Постановка задачи создания цифровой модели исполнительного двигателя 143 6.2. Цифровая модель исполнительного асинхронного двигателя 145 6.3. Цифровая модель исполнительного двигателя постоянного тока с независимым возбуждением 152 6.4. Цифровая модель исполнительного двигателя постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов 158 6.5. Задача определения управляющих сигналов для исполнительных двигателей с помощью цифровой имитационной модели 164 6.5.1. Решение задачи управления исполнительным асинхронным двигателем на основе его цифровой модели 165 6.5.2. Решение задачи управления исполнительным двигателем постоянного тока с независимым возбуждением на основе его цифровой модели 167 6.5.3. Решение задачи управления исполнительным двигателем постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов на основе его цифровой модели 169 Приложение 1. Методика расчета параметров моделей асинхронного двигателя 171 Приложение 2. Описание схемы операторной имитационной модели трехфазного асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором в среде Multisim 191 Приложение 3. Алгоритм создания матрицы МЭ(Ua, n) для построения поверхности управления ДПТМ в программе Excel 192 Приложение 4. Построение поверхности управления для ДПТМ в программе Mathcad 219 Литература 220