Компьютерная математическая модель САУ

Компьютерная математическая модель САУ тяговыми электродвигателями электровоза переменного тока с зонно-фазовым регулированием напряжения предназначена для расчета переходного процесса изменения тока тяговых электродвигателей i _я(t) (переходных функций САУ), обусловленных ступенчатым изменением возмущающего воздействия - напряжения контактной сети ∆ U _кс∙1(t) при работе электровоза в режиме тяги.

Компьютерная математическая модель контура регулирования тока ТЭД сформирована в среде «MatLab» с приложением «Simulink» [6]. Блок-схемы компьютерной модели составлены метом переноса модулей динамических звеньев из библиотеки «Simulink» в рабочее окно модели и соединения звеньев связями в соответствии со структурной схемой САУ.

Блок-схема компьютерной модели САУ с ПИ- регулятором, составленная на основе структурной схемы САУ, рассмотренной в п.разд.4.1 показана на рис.10. Блок-схема состоит из операторных передаточных функций динамических звеньев контура регулирования тока ТЭД.

Модуль «Gain 1» воспроизводит коэффициент усиления K _с канала возмущающего воздействия ∆ U _кс∙1(t), модуль «Gain 2» воспроизводит коэффициент наклона отрезка линеаризованной характеристики намагничивания ТЭД,  модуль «Gain 3» воспроизводит скорость движения электровоза, модуль «Gain 4» воспроизводит коэффициента усиления пропорционального канала регулятора K _р, модуль «Gain 5» - коэффициент усиления фазорегулятора K _фр, модуль «Gain 6» - коэффициент усиления ВИП K _в.

Рис.10. Блок-схема  компьютерной модели САУ

Модуль «Transfer Fcn1» воспроизводит операторную передаточную функцию апериодического звена 1-го порядка цепи якоря ТЭД, модуль «Transfer Fcn2» воспроизводит операторную передаточную функцию форсирующего звена обмоток возбуждения и апериодического звена 1-го порядка контура вихревых токов ТЭД, модуль «Transfer Fcn3» воспроизводит операторную передаточную функцию датчика тока с сглаживающим фильтром, модуль «Transfer Fcn4» воспроизводит операторную передаточную функцию форсирующего и интегрирующего звеньев регулятора, модуль «Transfer Fcn5» воспроизводит операторную передаточную функцию апериодического звена 1-го порядка задающего устройства. Этот модуль обеспечивает плавное нарастание сигнала, задающего уставку тока якоря ТЭД. операторную передаточную функцию,

Компьютерная модель содержит модули задержки «Transport Delay1», «Transport Delay 2», учитывающие интервальные задержки цифровой обработки сигналов датчиков тока и интервальные фазовые задержки отпирания тиристорных плеч ВИП. Постоянная запаздывания модуля «Transport Delay1» принята равной интервалу запаздывания цифровой обработки сигналов датчиков тока τ_дт=0,01с, постоянная запаздывания модуля «Transport Delay2» принята равной интервалу запаздывания τ_р =0,005с отпирания тиристорных плеч ВИП при фазовых углах регулирования α_р =90⁰.

Модуль «Step1» воспроизводит ступенчатое изменение возмущающего воздействия ∆ U _кс∙1(t), модуль «Step2» воспроизводит сигнал, задающий уставку тока ТЭД U _уст∙1(t).

Величина сигнала, задающего уставку тока ТЭД компьютерной модели, рассчитывается по формуле:

;

Сигнал возмущающего воздействия равен абсолютной величине заданного изменения напряжения контактной сети ∆ U _кс. Для разделения переходных процессов, обусловленных задающим и возмущающим воздействиями, изменение возмущающего воздействия U _кс∙1(t) задается с задержкой на интервал 3с

Для регистрации переходных процессов изменения выходной переменной компьютерной модели - тока ТЭД   i _я (t) подключен осциллограф «Scope»