Моделювання електромеханічних систем

Дисципліну „Моделювання електромеханічних систем” студенти вивчають на основі знань, що отримані після засвоєння дисциплін: “Теоретичні основи електротехніки”, ”Обчислювальна техніка та програмування”, „Теоретична механіка”, „Електричні машини”.

Мета навчання : Оволодіння принципами та методами аналогового (фізичного та математичного) та цифрового моделювання електромеханічних систем , електрообладнання та засобів автоматики.

Завдання - уміти: визначати критерії подоби явищ, формувати відносні системи одиниць, створювати математичні моделі елементів ЕО, ЗА та ЕМС.

В результаті вивчення дисциплiни студент повинен:

знати : основи аналізу розмірностій, теорії подоби у задачах електромеханіки та методи визначення критеріїв подоби явищ; основи фiзичного моделювання ЕО та ЗА; структурні аналогові моделі ЕМС; основи формування цифрових матричних моделей ЕО методами контурних струмів та вузлових потенціалів; моделi для аналізу стаціонарних режимів та перехідних процесів у ЗА;

умiти : визначати критерії подоби явищ, формувати відносні системи одиниць, створювати математичні моделi елементів ЕО, ЗА та ЕМС; використовувати статичні та динамічні аналоговi моделi у задачах проектування та управління; формувати цифрові моделi загального призначення для аналiзу, що установились режимiв, розрахунків струмiв коротких замкнений, власних резонансних частот та динамічної стійкості ЕМС.

ПРОГРАМА КУРСУ

Лекція 1 Вступ, основні поняття та етапи моделювання.

Розділ 1. Аналогові методи моделювання

Тема 1. Аналіз розмірності

Лекція 2 Первинні та вторинні величині, система СІ.

Лекція 3 Критерії подоби, p -теорема Бекингема.

Лекція 4 Визначення критеріїв подоби для диференційних рівнянь та передавальних функцій ЕО та ЗСА.

Тема 2. Системи з розподіленими параметрами

Лекція 5 Критерії подоби систем з розподіленими параметрами.

Лекція 6 Проблема зосередження параметрів та схеми заміщення.

Лекція 7 Моделювання на провідних середовищах.

Тема 3. Моделі прямої аналогії

Лекція 8 Дуальні електричні кола, дві системи аналогій.

Лекція 9 Електричні моделі першій прямої аналогії механічних систем.

Лекція 10 Електричні моделі другій прямої аналогії механічних систем.

Тема 4. Аналогові моделi математичних операцій

Лекція 11 Пасивні схемі моделювання математичних операції.

Лекція 12 Розв'язуючi властивості підсилювачів постійного струму (ППС), виведення основного рівняння операційного підсилювача.

Лекція 13 Методи структурного моделювання ЕО та ЗА.

Тема 5. Аналоговi обчислювальні машини (АОМ)

Лекція 14 Склад АОМ, методи рішення на АОМ систем диференційних рівнянь, введення масштабів.

Лекція 15 Моделювання типових нелінійностій.

Лекція 16 Моделювання операції множення.

Лекція 17 функціональні перетворювачі на ППС.

Лекція 18 Проблема топологічного гомеоморфізму в аналоговім моделюванні.

Розділ 2. Раховані методи моделювання

Тема 6. Рахований аналіз

Лекція 19 Елементи теорії обчислювальних алгоритмів, приблизні обчислення та помилки.

Лекція 20 Вигляди помилок при рішенні задач на ЕОМ.

Лекція 21 Алгоритмічна мова QBASIC.

Тема 7. Рішення систем лінійних рівнянь

Лекція 22 Метод Гауса, метод простої ітерації Зейделя.

Лекція 23 Рiшення систем нелінійних рiвнянь.

Лекція 24 Функції що наближають.

Тема 8. Матричні моделі

Лекція 25 Матриці, методи обертання матриць, власні значення та власні вектори матриць

Лекція 26 Загальний огляд сучасного математичного забезпечення моделювання на ПЕОМ; пакет MATHCAD-7.

Лекція 27 Матричні моделі електричних кіл, конструктивна топологія кіл

Тема 9. Звичайні диференційні рівняння

Лекція 28 Рiшення систем ЗДР що задані у формі Коши, методи Эйлера, метод Башарина, метод Рунге-Кутти.

Лекція 29 Проблема енергетичного балансу та методи його корекції.

Лекція 30 Матричні метрологічні процедурі в моделюванні.

Розділ 3. Моделювання електромеханічних систем

Тема 10. Моделювання двигунів

Лекція 31 Моделювання первинних двигунів та їх систем автоматичного регулювання.

Лекція 32 Динамічна модель електричного двигуна постійного струму.

Лекція 33 Урахування насичення магнiто-проводу та ефекту гістерезису.

Тема 11. Матрична модель електромеханічного перетворювача енергії

Лекція 34 Узагальнена електрична машина , як схема заміщення.

Лекція 35 Моделювання електричних машин у полярних координатах.

Лекція 36 Проблема ідентифікації моделей.