АНАЛИЗ МЕТОДОВ МОДЕЛИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ В СРЕДЕ MATLAB

Рассмотрен пакет программ MatLab с точки зрения универсальной среды моделирования технических систем. Произведен анализ методов математического, структурного и физического моделирования в MatLab при помощи библиотеки блоков Simulink и приложения SimPowerSystems. Для исследования выбрана электромеханическая система – двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, как одна из самых распространенных для приведения в движение технологических установок циклического действия. При помощи лабораторной установки разработана имитационная модель, позволяющая произвести оценку, анализ и сравнение результатов, полученных при моделировании, с реальными данными. Для проведения моделирования были рассчитаны дополнительные параметры двигателя постоянного тока, к которым относятся активные сопротивления и индуктивности обмоток якоря и возбуждения, взаимоиндукция, момент инерции, конструктивные и временные постоянные двигателя. Разработаны физическая, структурная и математическая модели. Получены результаты моделирования в виде графиков временных зависимостей основных параметров двигателя. Был произведен детальный анализ угловой скорости вращения двигателя постоянного тока, так как она является основной координатой для регулирования. Оценке подлежали качественные и количественные характеристики переходного процесса, такие как время регулирования, величина перерегулирования, количество колебаний. В ходе оценки и анализа результатов моделирования были установлены преимущества и недостатки различных методов моделирования технических систем в пакете программ MatLab. Сделаны заключения об универсальности среды MatLab для возможностей детальной и точной оценке сложных технических систем.

1. Лебедев С.К., Колганов А.Р. Регуляторы положения систем позиционирования с динамикой бесселя для электромехатронных модулей // Вестник Ивановского государственного энергетического университета. – 2015. – № 6. – С. 41-47. DOI: 10.17588/2072- 2672.2015.6.041-047.

2. Gnezdov N.E., Lebedev S.K., Kolganov A.R. Structural and parametric synthesis of positioning systems of electromechatronic modules // 9th International Conference on Power Drives Systems (ICPDS). – 2016. – С. 7756725. DOI: 10.1109/ICPDS.2016.7756725.

3. Радионов А.А., Карандаев А.С., Евдокимов А.С., Андрюшин И.Ю., Гостев А.Н., Шубин А.Г. Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем непрерывной подгруппы клетей прокатного стана. Часть 1. Разработка математической модели // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2015. – Т. 15. – № 1. – С. 59-73. DOI: 10.14529/power150108.

4. Радионов А.А., Карандаев А.С., Храмшин В.Р., Евдокимов А.С., Андрюшин И.Ю., Гостев А.Н., Шубин А.Г., Гасияров В.Р. Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем непрерывной подгруппы клетей прокатного стана. Часть 2. Исследование динамических нагрузок в универсальных клетях // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2015. – Т. 15. – № 2. – С. 67-76. DOI: 10.14529/power150209.

5. Храмшин В.Р., Радионов А.А., Карандаев А.С., Евдокимов С.А., Шубин А.Г., Логинов Б.М. Математическое моделирование взаимосвязанных электромеханических систем непрерывной подгруппы клетей прокатного стана. Часть 3. Исследование способа согласования линейных скоростей вертикальных // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2016. – Т. 16. – № 1. – С. 47-57. DOI: 10.14529/power160108.

6. Гасияров В.Р., Радионов А.А., Маклаков А.С. Моделирование трехуровневого преобразователя частоты с фиксированной нейтралью при алгоритме ШИМ с удалением выделенных гармоник // Электротехнические системы и комплексы. – 2017. – № 1 (34). – С. 4-9. DOI: 10.18503/2311-8318-2017-1(34)-4-9.

7. Шевырёв Ю.В., Моргачёв Д.А. Исследование электромагнитной совместимости частотно-регулируемого электропривода буровой установки и источника электроэнергии соизмеримой мощности // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика. – 2015. – Т. 15. – № 2. – С. 25-33. DOI: 10.14529/power150204.

8. Фащиленко В.Н. Регулируемый электропривод насосных и вентиляторных установок горных предприятий. – М.: Горная книга, 2011. – 84 с.

9. Ляхомский А.В., Фащиленко В.Н. Автоматизированный электропривод машин и установок горного производства. Часть 1. Автоматизированный электропривод механизмов циклического действия. – М.: Горная книга, 2014. – 477 с

10. Semenov A.S., Khubieva V.M., Kharitonov Y.S. Mathematical modeling of static and dynamic modes DC motors in software package MATLAB // International Russian Automation Conference (RusAutoCon). – 2018. DOI: 10.1109/RUSAUTOCON.2018.8501666.

11. Семёнов А.С., Егоров А.Н. Особенности математического моделирования систем электроприводов технологических установок горных предприятий // Каротажник. – 2018. – № 11 (293). – С. 85-99.

12. Семёнов А.С., Харитонов Я.С., Егоров А.Н. Разработка математической модели электромагнитного привода с системой управления стабилизации производительности питателя // Труды НГТУ им. Р.Е. Алексеева. – 2018. – № 2 (121). – С. 123-131.

13. Бебихов Ю.В., Кугушева Н.Н., Хубиева В.М., Семёнова М.Н., Якушев И.А. Разработка универсальной математической модели системы электроснабжения участка промышленного предприятия // Естественные и технические науки. – 2018. – № 12 (126). – С. 387-394.

14. Семёнов А.С., Якушев И.А., Егоров А.Н. Математическое моделирование технических систем в среде MATLAB // Современные наукоемкие технологии. – 2017. – № 8. – С. 56-64. DOI: 10.17513/snt.36780.

15. Дьяконов В.П. MATLAB R2006/2007/2008 + SIMULINK 5/6/7. Основы применения. Учебное пособие. – М.: СОЛОН-Пресс, 2008. – 800 с.

16. Черных И.В. Моделирование электротехнических устройств в MATLAB. SimPowerSystems и Simulink. Учебное пособие. – М.: ДМК Пресс, 2007. – 288 с.

17. Семёнов А.С. Моделирование автоматизированного электропривода. – М.: Издательство «Спутник+», 2012. – 60 с.

18. Семёнов А.С. Программа MATLAB. – М.: Издательство «Спутник+», 2012. – 40 с.

19. Семёнов А.С., Хубиева В.М., Харитонов Я.С. Математическое моделирование статических и динамических режимов двигателя постоянного тока в пакете программ MATLAB // Пром-Инжиниринг: труды IV международной научно-технической конференции. – Челябинск: Издательство ЮУрГУ, 2018. – С. 381-385.

20. . Семёнов А.С., Хубиева В.М., Петрова М.Н. Математическое моделирование режимов работы двигателя постоянного тока в среде MATLAB // Фундаментальные исследования. – 2015. – № 10-3. – С. 523- 528.

21. Аносов В.Н., Наумов В.В., Котин Д.А. Теория автоматического управления. – Новосибирск: Издательство НГТУ, 2016. – 68 с.

22. Bolgov I., Bolgova V. Detailed simulation model of the two-phase brushless DC motor designed for VFD integration // 57th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). – 2016. – № 57. – С. 7763154. DOI: 10.1109/RTUCON.2016.7763154.

23. Skovranek T., Mojžišová A., Pócsová J. MATLAB: The ultimate tool for teaching process control oriented courses // 17th International Carpathian Control Conference (ICCC). – 2016. DOI: 10.1109/CarpathianCC.2016.7501189.

24. Mandal A., Alom A., Khan K.A., Pal S., De A. MATLAB-graphical user interface (GUI) to study PV module characteristics // International Conference on Energy, Communication, Data Analytics and Soft Computing (ICECDS). – 2017. DOI: 10.1109/ICECDS.2017.8389879.

25. Durak U., Öztürk A., Katircioglu M. Simulation Deployment Blockset for MATLAB/Simulink // Symposium on Theory of Modeling and Simulation (TMS-DEVS). – 2016. DOI: 10.23919/TMS.2016.7918818.