ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Анализ компьютерных средств

В инженерной практике при проектировании электромеханических комп­лексов (ЭК), а также при автоматизированном выборе наилучших проектных решений, широко применяются компьютерные методы исследования и син­теза. Эти методы позволяют повысить эффективность решений и сократить сроки и затраты на ввод ЭК в промышленную эксплуатацию.

Компьютерные исследования электромеханического комплекса выполня­ются по его модели, под которой понимается формализованное описание объекта, системы объектов, процесса или явления, выполненное посредством математических соотношений, набора чисел и (или) текстов, графиков, таб­лиц, словесных формул и т. п. В зависимости от поставленной задачи, способа создания и предметной области различают модели математические, физиче­ские и информационные. Однако часто встречаются и специальные типы мо­делей: эвристическая, логическая, концептуальная и т. д.

Сложность математического описания любого ЭК зависит: от необходимо­сти одновременного рассмотрения всей совокупности факторов, отражающих свойства объекта управления; описания информационных систем и возмуще­ний; точности движения электроприводов сепаратных систем; количества вза­имосвязей.

В процессе математического моделирования модель может уточняться, ус­ложняться или упрощаться.

В основе существующих в настоящее время функционально-ориентирован­ных методов, направленных на совершенствование методологии программи­рования, лежит процесс целенаправленного разделения реализуемых моделей на составные, более простые части, т. е. декомпозиция модели, которая может быть функциональной или проводиться по структуре данных.

Программа математического моделирования строится по модульно-струк - турному принципу с четкой унификацией правил оформления подпрограмм и их взаимного сопряжения (интерфейса) по управлению и информации.

Структурный подход к программированию позволяет произвести декомпо­зицию разрабатываемой программы на ряд более простых составных частей (модулей), которые могут проектироваться автономно.

При разработке программных модулей следует стремиться к тому, чтобы наличие предварительных знаний об их внутренней структуре не являлось обя­зательным для сборки больших программ.

Желательно обеспечить максимальную независимость программных моду­лей, что достигается отказом от использования общих переменных, а также правильным расположением операций ввода-вывода.

Современные электромеханические системы характеризуются большим числом взаимосвязанных входных и выходных параметров. В математическом описании динамика электромеханических систем представляется системой дифференциальных и алгебраических уравнений.

С появлением вычислительной техники новых поколений и совершенство­ванием методов ее использования наметился новый системный подход к орга­низации процесса проектирования на ПК, заключающийся в создании круп­ных программных комплексов, построенных по модульному принципу, с уни­версальными информационными и управляющими связями между модулями. При решении задач данного класса используются единые информационные массивы, организованные в банки данных.

Для решения задач исследования и оптимизации используются различные программные продукты: специализированные пакеты, библиотеки программ, математические системы программирования. Хорошо разработаны методики и алгоритмы, позволяющие исследовать режимы работы сложных электромеха­нических комплексов, анализировать их качество, рассчитывать частотные ха­рактеристики и импульсные переходные функции, исследовать динамику слож­ных систем, содержащих элементы с нелинейными характеристиками, рас­считывать оптимальные процессы при наличии ограничений, исследовать динамику стохастических систем и т. д.

При выборе того или иного программного продукта необходимо учитывать: вид математического описания исследуемой электромеханической системы; особенности представления данных модели;

Порядок дифференциальных уравнений, порядок и вид матрицы (симмет­ричная, избыточная, вырожденная и т. д.) и количество структурных элемен­тов графа, используемых для математического описания электромеханиче­ской системы;

Вид представления результатов расчета;

Число и вид нелинейных характеристик, описывающих управляющие и возмущающие воздействия;

Возможность гибкого изменения математической модели. На этапе проектирования электромеханической системы возможные реше­ния обычно оцениваются на основании интуиции и предыдущего опыта. Од­нако в настоящее время, как правило, требуется инструментарий, позволяю­щий стандартизировать процесс принятия решений.

Таким образом, последовательное применение известных пакетов программ, решающих отдельные задачи, позволяет получить требуемый результат. Одна­ко такой подход не всегда удобен, так как увеличивается время исследования и требуется согласование формата и вида представления данных.

Для решения задач исследования и синтеза систем автоматизированных электроприводов применяют следующие программные средства: MATLAB (MathWorks, Inc); GPSS (компания Minuteman Software - США); SCILAB, MATHCAD (Mathsoft, Inc); DERIVE (Soft Warehouse); SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition — диспетчерское управление и сбор данных) или DCS (Distributed Control Systems — распределенная система управления) — системы, реализующие в том числе и функции схематичного отображения технологических процессов; Case-средства (Computer-Aided Software/System Engineering) и др. Указанные средства отличаются друг от друга формой пред­ставления данных, характером решаемых задач, графическими возможностя­ми, способностью взаимодействия.

В настоящее время для задач исследования и синтеза ЭП и СА чаще всего применяют MATLAB и GPSS.

MATLAB предназначается для проектирования систем управления, анализа данных, обработки изображений, цифровой обработки сигналов, визуализа­ции полученных результатов и разработки собственных приложений.

В MATLAB помимо обычных языковых конструкций, позволяющих выпол­нять процедурное, объектно-ориентированное и визуальное программирова­ние, содержится большое количество встроенных алгоритмов для математи­ческих расчетов и для анализа и графической визуализации данных, числен­ных и символьных вычислений, создания инженерной и научной графики, имитационного моделирования, программирования, разработки приложений и графического интерфейса пользователя (GUI).

Программы MATLAB являются платформно-независимыми, поэтому пользовательские программы при необходимости могут быть перенесены на любую платформу без изменения.

Открытая архитектура облегчает применение MATLAB для изучения язы­ковых конструкций, принципов программирования и создания пользователь­ских приложений.

MATLAB содержит специализированные графики, помогающие понять ра­боту сложных систем, а также представить результаты их исследования. С помо­щью MATLAB можно создавать высококачественную графику для визуализа­ции динамических процессов в исследуемых ЭК и презентации.

Набор специализированных приложений (Toolbox) позволяет обрабаты­вать сигналы и изображения, разрабатывать системы управления, проводить исследования с использованием нейронных сетей и др. Имеются тулбоксы,

Таблица 6.1

Наименование Toolbox

Назначение

NAG Foundation

Библиотека математических функций The Numerical Algo­rithms Group Ltd

Spline

Сплайн-аппроксимация

Statistics

Статистический анализ данных и моделирование мето­дом Монте-Карло

Optimization

Нахождение экстремумов линейных и нелинейных функ­ционалов при наличии связей и ограничений

Partial Differential Equations

Решение уравнений в частных производных

Symbolic Math

Символьная математика

Extended Symbolic Math

Расширенная символьная математика (включает в себя систему Maple)

295

Расширяющие функциональные возможности программы в сборе данных, создании отчетов и написании программ, включающих в себя процедуры на языках C/C++ или Fortran, функционирующих в среде MATLAB или в виде независимых приложений.

MATLAB также содержит интерфейс для вызова Java-процедур, комму­никационный интерфейс (последовательный порт) для связи с внешним оборудованием и современные инструменты проектирования графического пользовательского интерфейса, а также поддерживает популярные форматы файлов — CDF (Common Data Format), FITS (Flexible Image Transport System), HDF и HDF-EOS.

В MATLAB входят специализированные пакеты прикладных программ (Toolbox) для решения математических задач (табл. 6.1).

ИНЖИНИРИНГ ЗЛЕКТРОПРИВОДОВ

Крановые двигатели. Общая характеристика

Характерной особенностью электромоторов МТН является фазный ротор. Это значит, что управляющее напряжение подается на ротор двигателя. Скорость и пусковой момент регулируется резисторами пусковой регулировки в цепи ротора.

Технико-экономическое обоснование проектных решений

С самого начала постановки и разработки методологии проектирования в учебном процессе раздел технико-экономического обоснования (ТЭО) яв­лялся непременной составной частью дипломного проектирования. В первом курсе по электрической передаче и распределению механичес­кой …

Информационные сети и их компоненты

Информационные сети служат для передачи данных на всех уровнях авто­матизации производства, включая сети полевого и заводского уровней, ком­плекс сетевых компонентов, программные и аппаратные средства для постро­ения, конфигурации и эксплуатации. Некоторые …

Как с нами связаться:

Украина:
г.Александрия
тел./факс +38 05235  77193 Бухгалтерия
+38 050 512 11 94 — гл. инженер-менеджер (продажи всего оборудования)

+38 050 457 13 30 — Рашид - продажи новинок
e-mail: msd@msd.com.ua
Схема проезда к производственному офису:
Схема проезда к МСД

Оперативная связь

Укажите свой телефон или адрес эл. почты — наш менеджер перезвонит Вам в удобное для Вас время.