14

	освіти і науки України
	Херсонський державний морський інститут
	КАФЕДРА суднових електроенергетичних систем
	Шифр №					Затверджую
						Перший проректор інституту
	Реєстр. №							професор Л.Б.Кулікова
						«_____» __________________ 2011 р.
	робоча навчальна програма
	з дисципліни		«Моделювання електромеханічних систем»
	факультет		судноводіння та енергетики суден
			підготовки бакалавра
	галузь знань		0507 Електротехніка та електромеханіка
	напрям		6.050702 Електромеханіка
	курс		IІсп
	форма навчання		денна / заочна
	Херсон - 2011
Робочу навчальну програму з дисципліни «Моделювання електромеханічних систем» розробив згідно до навчального плану і галузевого стандарту вищої освіти підготовки бакалаврів з напряму 6.050702 Електромеханіка доцент кафедри суднових електроенергетичних систем, к.т.н. Рудакова Г.В.
					Програма розглянута і ухвалена на засіданні кафедри суднових електроенергетичних систем
					від « » 2011 р.
					протокол №
Декан факультету судноводіння та енергетики суден, доцент							В.В. Чернявський
«_____» ______________ 2011 р.
Начальник навчально-методичного відділу							В.В. Черненко
«_____» ______________ 2011 р.
Завідувач кафедри суднових електроенергетичних систем, доцент
« » 2011 р.

Мета курсу

Полягає у вивченні основ теорії й методів моделювання для їхнього застосування при проектуванні, досліджень й експлуатації електромеханічних систем судна й засобів автоматизації; формуванні знань, вмінь та навичок, необхідних для раціонального використання методів математичного моделювання при побудові електромеханічних систем судна; знайомстві курсантів з використанням обчислювальних машин при моделюванні електромеханічних об’єктів та систем.

Курс «Математичне моделювання електроенергетичних процесів» призначений для підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня «бакалавр» з напряму 7.050702 «Електромеханіка» на базі освітньо-кваліфікаційного рівня «молодший спеціаліст» або на базі повної загальної середньої освіти.

Дисципліна "Моделювання електромеханічних систем" має важливе значення в освітньо-професійній підготовці спеціалістів морського флоту.

Практичне все електрообладнання сучасних морських суден має високий рівень автоматизації, тому його ефективна експлуатація неможлива без глибоких знань даної дисципліни, яка закладає основи моделювання електромеханічних систем, що надає можливість здійснювати ефективне управління системами електроприводів, суднових електростанцій, автоматизованих гребних електричних установок і інших суднових технічних засобів.

Курс «Моделювання електромеханічних систем» належить до циклу професійно-практичної підготовки.

Вивчення дисципліни потребує достатніх знань таких предметів, як «Вища математика», «Фізика», «Теоретичні основи електротехніки».

У свою чергу цей предмет ув'язаний з вивченням предметів "Суднові автоматизовані електроприводи", "Суднові електроенергетичні системи", "Автоматизовані гребні електричні установки", “Системи управління енергетичними і загально-судновими устроями”, “Основи технічної експлуатації електрообладнання і автоматики суден” тощо.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен знати:

• визначення, призначення і класифікацію моделей;

• теорію подоби;

• одномірну регресійну модель і обробку результатів експерименту

• принципи побудови математичних моделей електромеханічних об'єктів і систем;

• методи підготовки моделей до моделювання на АОМ і ЦОМ;

• методи використання сучасних прикладних систем моделювання.

В результаті вивчення дисципліни студент повинен вміти:

• вільно користуватися технічною і навчальною літературою, а також довідковою і нормативно-технічною документацією;

• сортувати й вибирати математичні моделі суднового електроустаткування, засобів автоматизації й автоматизованих об'єктів залежно від характеру розв'язуваних завдань;

• оцінювати адекватність моделей;

• використати персональні ЕОМ для математичного моделювання суднового електроустаткування й засобів автоматизації при їхньому дослідженні, проектуванні й експлуатації.

Завдання курсу

• Методичні

Сформувати у студента систему знань з моделювання електромеханічних систем, їх складових елементів, особливостей моделювання електромеханічних систем в середовищах комп’ютерного моделювання, які допоможуть йому самостійно опонувати новітні системи на підставі технічної документації та базових знань.

• Пізнавальні

На підставі аналізу моделей електромеханічних систем сформувати у студента загальні поняття:

• про роботу електромеханічних суднових систем;

• про значення математичного моделювання електромеханічних систем в керуванні системами судна;

• про загальні принципи моделювання сучасних електромеханічних систем.

• Практичні

Сформувати у студента вміння:

• читати та складати моделі різних типових елементів електромеханічних систем;

• здійснювати аналіз роботи електромеханічних систем за допомогою математичного моделювання;

• своєчасного та доцільного приймання рішення про усунення можливих відмов технічних засобів шляхом моделювання.

Структура навчальної дисципліни «Математичне моделювання електроенергетичних процесів»

Таблиця 1 – Структура навчальної дисципліни

Термін вивчання дисципліни		Обсяг дисципліни			Розподіл академічних годин за видами занять денної / заочної форм навчання							Контроль знань
												Кількість модульних контрольних заходів	Вид індивідуального завдання	Залік	Іспит
Курс	Семестр	Всього (академічні години)	Кредити ECTS	Залікові модулі *	Аудиторні заняття						Самостійна робота	Модульні контрольні роботи
					Всього	Лекції	Лабораторні заняття	Практичні заняття	Семінарські заняття	Індивідуальна робота
ІІсп	4	54	1,5	1	20	10	-	10	-	-	34	1	-	+	-
Загальна кількість академічних годин		54	1,5	1	20	10	-	10	-	-	34	1	-	+	-

Примітка:

* Заліковий модуль – це задокументована сукупність змістових модулів, що реалізується відповідними формами навчального процесу та підлягає модульному контролю.

• модульні контрольні заходи:

МКР – модульна контрольна робота.

Програма дисципліни Змістові модулі дисципліни

І. Змістовий модуль Тема: Загальні поняття про моделювання електромеханічних систем.	10 год.
Модель, етапи моделювання. Класифікація моделей. Етапи побудови математичної моделі. Технічні й програмні засоби моделювання.
Лекційні модулі:
1.1. Загальні поняття про моделювання систем. Поняття моделі і моделювання. Умови існування моделі. Модель як структура для збереження знань. Детермінованість і стохастичність. Види відносин у системі. Структурні і функціональні моделі. Методи дослідження, що використовуються під час побудови моделей (емпіричні, теоретичні). Класифікація моделей і видів моделювання. Вимоги до математичних моделей. Етапи побудови математичної моделі. Методи побудови математичних моделей. Характеристики математичних моделей. Переваги математичного моделювання. Технічні й програмні засоби моделювання.	2 год.
Всього:	2 год.
Практичні модулі:
1.1 Моделювання диференційних рівнянь в середовищі Matlab – Simulink версії 6.5.	2 год.
Всього:	2 год.
Модулі самостійної роботи:
1.1 Класифікація моделей і видів моделювання.	2 год.
1.2 Технічні й програмні засоби моделювання.	2 год.
1.3 Схеми моделювання диференційних рівнянь	2 год.
Всього:	6 год.
ІІ. Змістовий модуль Тема: Моделювання електричних машин.	34 год.
Моделювання двигунів постійного струму. Моделювання узагальненої асинхронної машини. Математична модель синхронної машини
Лекційні модулі:
2.1 Моделювання двигунів постійного струму. Електромагнітні та електромеханічні процеси в двигуні постійного струму з незалежною обмоткою збудження. Рівняння Кірхгофа. Перехід до відносних одиниць. Система рівнянь в операторній формі . Структурна схема моделювання. Моделі двигуна постійного струму з паралельною та послідовною обмоткою збудження.	2 год.
2.2 Моделювання узагальненої асинхронної машини. Рівняння рівноваги напруг електричних контурів на статорі і роторі за другим законом Кірхгофа. Вирази для потокозчеплень обмоток статора і ротора. Рівняння моментів на валу двигуна. Модель АМ в обертовій системі координат з просторовим вектором струму. Перехід до відносних одиниць. Узагальнена система рівнянь для опису АМ. Схема моделювання АМ за системою диференційних рівнянь. Віртуальна модель асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.	2 год.
2.3 Математична модель синхронної машини. Рівняння для симетричних режимів. Рівняння для несиметричних режимів. Моделювання по повним рівнянням Парка-Горєва. Моделювання однофазного синхронного генератора. Моделювання синхронного генератора з випрямним навантаженням.	2 год.
Всього:	6 год.
Практичні модулі:
2.1 Дослідження перехідних процесів електропривода з двигуном постійного струму незалежного збудження.	2 год.
2.2 Дослідження перехідних режимів в електроприводі з асинхронним двигуном.	2 год.
2.3 Дослідження перехідних режимів в синхронній машині.	2 год.
Всього:	6 год.
Модулі самостійної роботи:
2.1 Електромагнітні та електромеханічні процеси в двигуні постійного струму з незалежною обмоткою збудження.	2 год.
2.2. Моделі двигуна постійного струму з паралельною обмоткою збудження	2 год.
2.3 Моделі двигуна постійного струму з послідовною обмоткою збудження	2 год.
2.4. Структурна схема моделювання двигуна постійного струму	2 год.
2.5 Визначення механічних характеристик двигунів за моделлю.	2 год.
2.6 Моделювання узагальненої асинхронної машини	2 год.
2.7 Модель АМ в обертовій системі координат з просторовим вектором струму.	2 год.
2.8 Віртуальна модель асинхронного двигуна з короткозамкненим ротором.	2 год.
2.9 Математична модель синхронної машини.	2 год.
2.10 Моделювання реостатного пуску електропривода з двигуном постійного струму незалежного збудження.	2 год.
2.11 Моделювання частотного пуску електропривода з асинхронним двигуном..	2 год.
Всього:	22 год.
ІІІ. Змістовий модуль Тема: Моделювання випадкових процесів в електромеханічних системах.	10 год.
Експериментально-статистичне моделювання. Апроксимація експериментальних залежностей.
Лекційні модулі:
3.1. Моделювання випадкових процесів в електромеханічних системах. Отримання експериментальних даних. Моделювання результатів експерименту їх статистичними характеристиками. Планування експерименту. Оброблення результатів експерименту. Апроксимація табличних даних. Експериментально-статистичне моделювання. Електромеханічна система як стохастична система. Одержання на цифрових ЕОМ випадкових чисел із заданими законами розподілу. Моделювання випадкових параметрів електричних машин, випадкового характеру навантаження електроприводу.	2 год.
Всього:	2 год.
Практичні модулі:
3.1 Апроксимація експериментальних залежностей методом найменших квадратів.	2 год.
Всього:	2 год.
Модулі самостійної роботи:
3.1 Планування і оброблення результатів експерименту.	2 год.
3.2 Апроксимація експериментальних залежностей методом найменших квадратів.	2 год.
3.3 Моделювання випадкових параметрів електромеханічних систем.	2 год.
Всього:	6 год.