Б.3.В.9. Аннотация программы учебной дисциплины "Моделирование электроприводов"

Общая трудоемкость изучения дисциплины составляет 5 зачетных единиц (180 час.)

Цели и задачи дисциплины

Целью курса «Моделирование электроприводов» является изучение свойств отдельных элементов и систем электроприводов в целом, методов их математического описания и разработки моделей разного уровня точности, а также методики моделирования и анализа статических и динамических свойств систем электроприводов.

Для реализации поставленной цели в процессе изучения курса решаются следующие задачи:

– раскрываются основные положения, направления развития и методы анализа современных систем электроприводов;

– анализируются принципы построения современных систем электроприводов;

– закладываются методологические основы синтеза систем автоматического управления электроприводами;

– приводятся основы проектирования математических моделей электромеханических и статических преобразователей энергии;

– проводится обзор математических моделей элементов электропривода;

– исследуются типовые системы электроприводов постоянного и переменного тока методом математического моделирования.

Структура дисциплины (распределение трудоемкости по отдельным видам аудиторных учебных занятий и самостоятельной работы):

Вид учебной работы	Всего зачетных единиц (часов)	Семестр
		7
Общая трудоемкость дисциплины	5,0 (180)	5,0 (180)
Аудиторные занятия:	2,0 (72)	2,0 (72)
лекции	1,0 (36)	1,0 (36)
практические занятия (ПЗ)
лабораторные работы (ЛР)	1,0 (36)	1,0 (36)
Самостоятельная работа:	2,0 (72)	2,0 (72)
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	1,0 (36)	экзамен 1,0 (36)

Основные дидактические единицы (разделы):

Математическое моделирование как средство исследования качества принятых проектных решений: понятие математического моделирования, математические модели систем электропривода, разновидности моделей.

Модели непрерывных систем электропривода, метод передаточных функций: понятие преобразования Лапласа, теоремы преобразования Лапласа, понятие передаточной функции, расчёт передаточной функции по дифференциальному уравнению.

Передаточные функции двигателя постоянного тока: дифференциальные уравнения, передаточные функции и структурные схемы двигателя постоянного тока в абсолютных и относительных единицах.

Модель силового преобразователя: статические характеристики управляемого выпрямителя и широтно–импульсного преобразователя совместно со схемой управления, динамическая модель силового преобразователя, учёт чистого запаздывания, вносимого устройством управления и самим преобразователем.

Передаточные функции регуляторов и датчиков координат: методика ограничения выходной величины, параметры и настройка звена ограничения.

Замкнутый контур тока: фильтры, необходимые для сглаживания пульсаций, вызванных дискретностью силового преобразователя, рациональные с точки зрения практики структурные преобразования в контуре тока, выбор некомпенсированной постоянной времени контура, расчёт параметров регулятора тока, обеспечивающего настройку на «модульный оптимум».

Замкнутый контур частоты вращения: фильтры в контуре частоты вращения, рациональные с точки зрения практики структурные преобразования в контуре частоты вращения, выбор некомпенсированной постоянной времени контура частоты вращения, расчёт параметров регулятора частоты вращения, обеспечивающего настройку на «модульный оптимум» и «симметричный» оптимум, фильтр на входе контура частоты вращения, ограничение величины тока якоря посредством ограничения задания на величину тока в контуре тока.

Модели непрерывных систем, метод переменных состояния: обыкновенные дифференциальные уравнения, понятие уравнений состояния, линейные уравнения состояния систем электропривода, линеаризация уравнений состояния, уравнения состояния двигателя постоянного тока независимого возбуждения.

Решение уравнений состояния: задача Коши для обыкновенных дифференциальных уравнений, аналитическое решение задачи Коши, идея численного решения задачи Коши, погрешности решения задачи Коши, простейший численный метод решения уравнений динамики, одношаговые и многошаговые методы решения задачи Коши, постоянный и переменный шаг интегрирования.

Связь уравнений состояния и передаточной функции одномерной системы: канонические формы уравнений состояния, переход от передаточной функции к уравнениям состояния.

Выпускник в соответствии с целями основной образовательной программы и задачами профессиональной деятельности ФГОС ВПО, после изучения дисциплины «Моделирование электроприводов» должен обладать следующими компетенциями:

способностью демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной деятельности, применять методы математического анализа и моделирования, теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);

готовностью использовать информационные технологии в своей предметной области (ПК-10);

готовностью обосновывать принятие конкретного технического решения при создании электроэнергетического и электротехнического оборудования (ПК-14);

способностью анализировать технологический процесс как объект управления (ПК-28);

готовностью участвовать в исследовании объектов и систем электроэнергетики и электротехники (ПК-38).

В результате изучения дисциплины «Моделирование электроприводов» выпускник с квалификацией «бакалавр» должен

знать:

• возможные принципы построения современных систем электроприводов;

• основные составляющие компоненты автоматизированного электропривода;

• методы анализа, моделирования и расчета процессов в различных режимах работы систем электроприводов;

• знать о многообразии и возможностях современных программных средств для численного анализа физических процессов в электроприводе.

уметь:

• разрабатывать и анализировать математические модели элементов электроприводов разного уровня точности;

• обосновывать упрощающие допущения, анализировать результаты математического моделирования, давать физическое толкование теоретическим результатам;

• использовать средства вычислительной техники для решения задач анализа и синтеза моделируемых электроприводов.

владеть:

• терминами и определениями курса;

• методами физического и математического моделирования процессов в электроприводах.

Виды учебной работы: лекционные и лабораторные занятия.

Изучение дисциплины заканчивается: экзаменом.