АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
ГЛАВА 1. ОПИСАНИЕ РАБОТЫ MATLAB SIMULINK 10
1.1 Процесс моделирования 10
1.2 Принцип работы программного обеспечения SimPowerSystems 12
ГЛАВА 2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1. ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ОТКЛОНЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ НА ХАРАКТЕРИСТИКИ ЭЛЕКТРОПРИВОДА АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ 14
2.1 Общие теоретические положения 14
2.2 Разработка компьютерной модели 17
ГЛАВА 3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2. ВЛИЯНИЕ НЕСИММЕТРИЧНОЙ НАГРУЗКИ НА ВНЕШНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА 22
3.1 Общие теоретические положения 22
3.2 Разработка компьютерной модели 24
3.2 Экспериментальная часть 34
ГЛАВА 4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3. ВЛИЯНИЕ КОМПЕНСАЦИИ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ НА РЕЖИМНЫЕ ПАРАМЕТРЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 43
4.1 Общие теоретические положения 43
4.2 Разработка компьютерной модели 44
4.3 Экспериментальная часть 45
ПРИЛОЖЕНИЕ А 51
Библиографический список 74
При создании и проектировании сложных технических систем возникает необходимость предсказания поведения, как всей системы, так и ее отдельных элементов, в различных режимах. При этом предметом исследования может быть не только реально существующее изделие, но и проектируемый объект, явление или режим.
Моделирование - это метод исследования свойств некого объекта (оригинала), посредством изучения свойств вспомогательного объекта (модели), с целью предсказания поведения объекта-оригинала в определенных условиях. Моделирование применяют в тех случаях, когда проведение реальных экспериментов над исследуемым объектом либо невозможно, либо опасно, либо сложно и дорого.
Оригинал - это объект, определенные свойства которого подлежат изучению методом моделирования.
Модель - искусственно созданный материальный или теоретический образ изучаемого объекта, сохраняющий в разрезе проводимого исследования его наиболее важные свойства[11] и позволяющий предсказать его поведение по результатам экспериментов с моделью.
Виды моделирования:
1) Физическое моделирование.
2) Математическое(компьютерное) моделирование.
3) Натурный эксперимент.
Физическое моделирование - это такое моделирование, при котором реальному объекту ставится в соответствие его увеличенный или уменьшенный аналог, имеющий ту же физическую природу. Моделирование проводится на физической модели, а выводы и данные, полученные в результате моделирования, распространяются затем на явление в реальных масштабах. При этом правила перехода от параметров реального процесса к параметрам моделируемого (и наоборот) устанавливаются на основе критериев подобия [1]. Физические модели представляют собой специально созданные, иногда весьма сложные технологические установки, на которых проводятся научные исследования и решаются проектные и эксплуатационные задачи: разного рода стенды, тренажеры и т.п.
Наибольшей достоверностью обладает натурное моделирование, когда модельный эксперимент проводится непосредственно на изучаемом объекте, явлении или процессе. При натурном моделировании в объект, подлежащий исследованию, не вносят никаких специальных изменений. К натурному моделированию относят производственный эксперимент, обобщенный производственный опыт и среднестатистические данные о явлениях природы.
При математическом моделировании реальному объекту ставится в соответствии система математических соотношений (математическая модель), позволяющая получить необходимые сведения о свойствах моделируемого объекта.
Компьютерное моделирование - это средство изучения реального объекта, процесса или системы путем их замены математической моделью, более удобной для проведения необходимых исследований.
Компьютерная модель - это приближенное представление реальных объектов, процессов или систем, выраженное в математических терминах и сохраняющих существенные черты оригинала. Компьютерные модели в количественной форме, с помощью логико-математических конструкций, описывают основные свойства объекта, процесса или системы, его параметры, внутренние и внешние связи [12].
По сравнению с прямым экспериментом компьютерное моделирование имеет следующие преимущества:
- экономичность как по затратам времени, так и по стоимости;
- возможность моделирования сложных, опасных и даже нереализованных в практике объектов и процессов;
- возможность изменения масштабов времени;
- позволяет в процессе моделирования устранить пробелы в знаниях и выявить новые качественные проблемы, которые изначально не могли быть предусмотрены;
- позволяет с помощью одной модели осуществить решение целого класса задач, имеющих одинаковое математическое описание;
- дает возможность моделировать по частям (по «элементарным» процессам), что особенно существенно при исследованиях сложных технических объектов;
- доступность и удобство универсального технического и программного обеспечения.
Метод математического моделирования удачно сочетает в себе основные достоинства известных теоретических и экспериментальных методов исследования. Работа не с самим объектом, а с его моделью, дает возможность относительно быстро и без существенных затрат исследовать его свойства и поведение в любых мыслимых ситуациях (преимущества теории). В то же время вычислительные эксперименты с моделями объектов позволяют, опираясь на мощь современных вычислительных методов и инструментов информатики, подробно и глубоко изучить объекты в достаточной полноте, недоступной чисто теоретическим подходам (преимущества эксперимента) [2]. Надо отметить, что при математическом моделировании физика исследуемых процессов не сохраняется. Моделирование основывается на изоморфизме математических уравнений, т.е. их способности описывать различные по своей природе физические явления. Это позволяет создавать универсальные математические пакеты, пригодные для решения прикладных задач в различных областях техники, например, VisSim, Simulink (MATLAB), SystemBuild (MATRIXx) и др..
Идея мультидоменного физического моделирования состоит в том, что модель любого технического устройства строится как преобразующая энергию цепь. В распоряжении пользователя предоставляется библиотека элементов физических устройств разных энергетических доменов. При этом вне зависимости от природы преобразуемой энергии, все библиотечные элементы подобны и строятся в соответствии с законом Ома и постулатами о сохранении материи и энергетического потенциала (первый и второй законы Кирхгофа) [3]. В пакетах расширения универсальных математических программ для каждого элементарного потребителя энергии существуют собственные условные графические обозначения, однако математическая суть соответствующих библиотечных элементов остается неизменной.
В данной работе все модели разработаны в программной среде Matlab-Simulink, с помощью блоков библиотеки SimPowerSystem и др., так же были разработаны измерительные блоки для регистрации параметров сети.
