Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
27
Добавлен:
02.03.2016
Размер:
9.6 Mб
Скачать

7. ИНСТРУМЕНТАЛЬНЫЕ СРЕДСТВА МОДЕЛИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ И ИХ ЭЛЕМЕНТОВ

Как отмечалось ранее, использование традиционных методов интегрирования предполагает сведение исходного дифференциального уравнения или системы дифференциальных уравнений к нормальной форме Коши. В последние годы были разработаны специальные программные комплексы, позволяющие существенно упростить процедуру задания структуры и параметров системы управления. Как правило, такие системы работают в режиме диалога пользователя с ЭВМ и позволяют существенно сократить время моделирования.

7.1. Программа формирования динамических комплексов

7.1.1. Соединение объектов автоматизированного электропривода в

динамические комплексы

В ходе проектирования автоматизированного электропривода создается его структурная схема, образованная из соединения различных объектов. Поскольку каждый объект может быть описан в векторно-матричной форме с помощью уравнений состояния (1.9) и представлен структурной схемой линейных одномерных САР (рис.1.8), то форму записи результирующих значений для различных соединений элементов целесообразно давать в блочном виде (табл.7.1). Каждый блок содержит матрицы: состояния A, входного вектора b, выходного вектора c и коэффициент сквозной передачи управления d. Индекс (1) обозначает принадлежность к первой схеме, индекс (2) – ко второй. Если в блоках содержатся знаки "плюс" и "минус", то "плюс" соответствует положительной обратной связи, а "минус" – отрицательной. Формируя согласно табл.7.1 матрицы A, b, c и коэффициент d, можно описать в векторно-матричной форме любую структурную схему, использовав указанные виды соединений отдельных элементов САР. На основе представленных в табл.7.1 выражений разработана программа MATRIX, позволяющая синтезировать систему автоматизированного электропривода. Сведения о программе формирования динамических комплексов MATRIX приведены ниже. Программа MATRIX предназначена для осуществления формирования динамических комплексов путем соединения элементов с одномерными входами и выходами. Элементы САР вводятся в виде передаточных функций или уравнений состояния (1.9). Выполняются следующие виды соединений: последовательное, параллельное, встречно-параллельное с отрицательной и положительной обратной связью, последовательное соединение, охваченное отрицательной и положительной единичной обратной связью.

Таблица 7.1

Расчетные формулы при формировании динамических комплексов

Соединение элементов

Матрица состояния A

Вектор b

Вектор c

Коэффициент d

1. Последовательное соединение

0

2. Параллельное соединение

0

0

3. Встречно-параллельное соединение

4. Последовательное соединение с единичной обратной связью

Полученная в результате соединений система выводится на экран в векторно-матричном виде или в виде передаточной функции, которая создается путем преобразования векторно-матричной формы с помощью разработанной программы PERED.

Назначение и алгоритм программы PERED

Программа служит для формирования передаточных функций вида (1.18) динамических систем, заданных уравнениями состояний (1.9).

Входными параметрами здесь являются: матрица состояния A, входной вектор b, выходной вектор c и коэффициент сквозной передачи управления d. Укрупненный алгоритм программы (рис.7.1) включает последовательность выполнения ряда процедур (блоки 1…5) /7/:

ENTRE – ввод матрицы A, векторов b, c и коэффициента d;

MASSTAB – масштабирование системы, чтобы исключить большой разброс в цифрах, входящих в уравнения;

MATG – получение матрицы управляемости G для последующего вычисления в нормальной форме матрицы векторов и ;

GAUS – вычисление корней системы алгебраических уравнений с правой частью;

MULT – выполнение операции умножения матриц;

В блоке 6 путем линейных преобразований определяют в нормальной форме элементы матрицы , векторов , . Расчет коэффициентов полиномов числителя и знаменателя передаточной функции (1.18) осуществляется в блоке 8. Алгоритм предусматривает возможность повторного расчета прежней динамической системы или новой, реализуемой в блоке 9.

Программа MATRIX позволяет выполнить расчет переходного процесса по результирующей матрице A, векторам b, c и коэффициенту d в случае приложения к ней типовых входных воздействий: единичного, ступенчатого, непрерывно возрастающего сигнала, синусоидального воздействия или комбинации этих сигналов. График переходной характеристики может выводиться на экран дисплея регистрирующее устройство. Программа написана на языке высокого уровня Turbo Pascal.

Рис.7.1. Укрупненный алгоритм программы PERED

7.1.2. Алгоритм формирования динамических комплексов

Схема алгоритма программы MATRIX (рис.7.2) включает определенную очередность выполнения процедур в интерактивном режиме проектирования. После ввода, определяющего работу с передаточными функциями или уравнениями состояния (блок 1), и последующего выбора блоком 2 дальнейшей стратегии расчета выполняются процедуры:

1) ENTRE 1 и ENTRE 2, осуществляющие ввод матриц, векторов и коэффициентов соответственно для первого и второго звеньев, или ENTRE 11 и ENTRE 22, позволяющие ввести значения передаточных функций первого и второго звеньев синтезируемой системы;

2) выбор признака соединения элементов из заложенных в программу шести видов соединений выполняет процедура PRIZ;

3) вычисление порядка результирующей системы и подготовку массива для размещения элементов матрицы A производит процедура BEG;

4) процедура CAS осуществляет операции по соединению звеньев по выбранному признаку р. Схема алгоритма этой процедуры приведена на рис.7.3, где POSABC – процедура формирования матрицы A, векторов b, c и коэффициента d для последовательного соединения звеньев; PARABC1 – то же для параллельного соединения; MATAB1 – процедура формирования матрицы A и вектора b для встречно-параллельного и последовательного соединений, охваченного единичной обратной связью; POSLK0 – процедура формирования вектора c и коэффициента d для последовательного соединения с единичной обратной связью; VSTRPC0 – то же для встречно-параллельного соединения; V – переменная, определяющая знак обратной связи, при V=1 – связь отрицательная, при V=1 – она положительная;

5) меню директив о возможных вариантах работы с программой выдает процедура MENU;

6) в зависимости от выбора варианта это могут быть:

процедуры COP1, COP2, позволяющие полученный результат операций, выполненных в блоке 9, присвоить соответственно первому или второму звеньям;

процедура PRINT, осуществляющая вывод на экран дисплея результирующей системы в векторно-матричной форме;

процедура PERPR, производящая расчет переходного процесса по полученной матрице A, векторам b и c, коэффициенту сквозной передачи управления d;

окончание вычислений;

7) если после соединения двух звеньев требуется еще формировать систему, то в зависимости от места присоединения дополнительного звена процесс вычисления идет либо по ветви, начиная с блока 16, либо по ветви с блока 17 с выполнением уже рассмотренных процедур.

Р ис.7.3. Схема алгоритма процедуры CAS

104

Соседние файлы в папке УЧЕБНОЕ_ПОСОБИЕ