Моделирование АД в Matlab

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 05 Февраля 2014 в 21:23, курсовая работа

Описание работы

Разрабатываемые виртуальные лабораторные работы будут намного превосходить по техническим и экономическим возможностям реальную физическую лабораторную установку. В созданных виртуальных лабораторных работах будет иметь место широчайший спектр возможностей по исследованию асинхронной машины в различных режимах работы, что в реальной лаборатории требует больших финансовых расходов из-за дороговизны необходимого оборудования.
В полученных виртуальных лабораторных работах появится возможность исследования переходных процессов в асинхронном двигателе, снятия рабочих и искусственных механических характеристик при различных значениях добавочного сопротивления в цепи ротора, напряжения и частоты питающей сети.

Содержание работы

Введение………………………………………………………………..5
Система MATLAB………………………………………………7
История появления MATLAB…………………………...7
Место MATLAB среди математических программ……7
Возможности, визуализация и графические средства MATLAB………………………………………………….8
Средства программирования MATLAB………………...9
Асинхронный двигатель (АД) как объект исследования……12
Принцип действия асинхронных машин в режимах двигателя, генератора с отдачей энергии в сеть и электромагнитного тормоза…………………………….12
Устройство асинхронных двигателей………………….15
Асинхронные двигатели с улучшенными пусковыми свойствами………………………………………………18
Способы пуска АД с коротокамкнутым ротором……..21
Способы пуска АД с фазным ротором………………...24
Регулирование скорости АД с короткозамкнутым ротором…………………………………………………..25
Регулирование скорости АД с фазным ротором………31
Математические модели асинхронной машины……………..34
Математическое описание обобщённой асинхронной машины………………………………………………..…34
Метод пространственного вектора……………………..36
Математическая модель асинхронной машины в осях, вращающихся с произвольной скоростью…………….40
Математическая модель асинхронной машины в неподвижной системе координат………………………41
Разработка модели асинхронного двигателя в программе MATLAB……………………………………………………………………..42
Пакет визуального программирования Simulink……...42
Преобразование уравнений асинхронной машины в неподвижной системе координат………………………45
Расчёт параметров модели для АД серии 4А…………46
Структурная схема модели в неподвижной системе координат и её поблочное описание…………………..51
Результаты моделирования…………………………….61
5. Разработка виртуальной лабораторной работы на базе виртуальной асинхронной машины………………………………………..64
Структурная схема модели и её поблочное описание...64
Результаты моделирования…………………………….73
Сравнение моделей АД в неподвижной системе координат и модели на базе виртуальной асинхронной машины………………………………………………….77
Разработка методики выполнения лабораторной работы…..78
Программа работы……………………………………..78
Ознакомление с программой MATLAB………………79
Объект исследования…………………………………..81
Исследование АД с короткозамкнутым ротором…….82
Исследование АД с фазным ротором…………………93
Разработка программного обеспечения виртуальных лабораторных работ ………………………………………………………101
Экономическая часть….……………………………………..103
Охрана труда………………………………………………….109
Заключение ………………………………………………………….119
Список использованных источников ……………………………...121

Файлы: 1 файл

ДИПЛОМ.doc

— 1.54 Мб (Скачать файл)

 

Продолжение таблицы 8.1

1 Разработка технического  задания

Затраты времени

разработчика постановки задачи

 

Затраты времени

разработчика ПО

 

 

29,00

 

 

 

 

 

29,00

 

Таблица 4.1

норма 13Г

 

 

Таблица 4.1

норма 13Г

 

 

0,65

 

 

 

 

 

0,35

 

 

Примечание к таблице 4.1

 

 

 

Примечание к таблице 4.1

 

 

 

18,85

 

 

 

10,15

2 Разработка программы

Затраты времени

разработчика постановки задачи

 

Затраты времени

разработчика ПО

 

 

 

44,00

 

 

 

 

44,00

 

 

Таблица 4.2

норма 13Г

 

 

Таблица 4.2

норма 13Г

 

 

 

0,7

 

 

 

 

0,3

 

 

Примечание к таблице 4.2

 

 

Примечание к таблице 4.2

 

 

 

30,8

 

 

 

13,2

3 Отладка программы

Затраты времени разработчика постановки задачи

 

 

14,00

Таблица 4.27

норма 3В

К1=0,832

К2=1

К3=1,26

Кобщ=1,05

п.1.7(таблица 1.1)

п.1.7(таблица 1.3)

п.1.9(таблица 1.5)

Кобщ1∙К2∙К3

 

 

 

14,7

Затраты времени

разработчика ПО

   12,00

Таблица 4.28

норма 3В

К1=0,832

К2=1

К3=1,26

Кобщ=1,05

п.1.7(таблица 1.1)

п.1.7(таблица 1.3)

п.1.9(таблица 1.5)

Кобщ1∙К2∙К3

      12,6


 

Продолжение таблицы 8.1

3 Разработка рабочего  проекта

Затраты времени

разработчика постановки задачи

 

 

Затраты времени

разработчика  ПО

 

 

 

 

8,00

 

 

 

 

 

42,00

 

 

 

Таблица 4.53

норма 3В

 

 

 

 

Таблица 4.54

норма 2В

К1=1

К2=1

К3=1,07

К4=1,32

К5=0,7

Кобщ=0,98

 

К1=1

К2=1

К3=1

К4=1,32

К5=0,7

Кобщ=0,98

п.1.7(таблица 1.2)

п.1.7(таблица 1.3)

п.1.8(таблица 1.4)

п.1.9(таблица 1.5)

п.1.12(таблица1.6)

Кобщ1∙К2∙К3∙К4∙К5

 

п.1.7(таблица 1.2)

п.1.7(таблица 1.3)

п.1.8(таблица 1.4)

п.1.9(таблица 1.5)

п.1.12(таблица1.6)

Кобщ1∙К2∙К3∙К4∙К5

 

 

 

7,9

 

 

 

 

 

 

41,16


4. Сдача в эксплуатацию

Затраты времени разработчика постановки задачи

 

Затраты времени

разработчика  ПО

 

 

 

Итого

 

 

8,00

 

 

 

 

 

24,0

Таблица 4.79

норма 1В

 

 

 

 

Таблица 4.79

норма 2В

К1=1

К2=1,07

К3=1,21

К4=0,7

Кобщ=0,9

 

К1=1

К2=1,07

К3=1,21

К4=0,7

Кобщ=0,9

П.1.7(таблица 1.3)

п.1.8(таблица 1.4)

п.1.9(таблица 1.5)

п.1.12(таблица1.6)

Кобщ1∙К2∙К3∙К4

 

п.1.7(таблица 1.3)

п.1.8(таблица 1.4)

п.1.9(таблица 1.5)

п.1.12(таблица1.6)

Кобщ1∙К2∙К3∙К4

 

 

 

 

7,25

 

 

 

 

 

21,6

 

179


Исходя  из таблицы на разработку программного математического обеспечения одному человеку требуется 179 дней. Норма рабочего времени на 2006 год составляет 168 часов  в месяц, т.е. 168/8=21 день в месяц.

8.3 Основная  заработная плата программиста в месяц

 

  ЗП1=ЗПТ12∙(Кр∙Кнс∙Ксев – 1)∙Кн,                                      (8.1)

где ЗПТ12 –тарифная заработная плата программиста двенадцатого разряда по единой тарифной сетке, ЗПТ12= 2317,68р

Кр- районный коэффициент, Кр=1,3;

Кнс- коэффициент, учитывающий непрерывный стаж работы, Кнс=1,2;

Ксев- северный коэффициент, Ксев=1,25;

Кн- коэффициент начисления на заработную плату, Кн=1,85.

 

ЗП1=2317,68∙(1,3∙1,2∙1,25-1)∙1,85=4073,3 р.

Полная  заработная плата программиста в  месяц, р

ЗП0=ЗП1∙(1+РФСН/100)∙(1+РДЗ/100),                              (8.2)

где РФСН – отчисления в фонд социальных нужд, РФСН=26 %;

РДЗ – отчисления на дополнительную заработную плату, РДЗ=8 %.

 

ЗП0=4073,3∙(1+8/100)∙(1+26/100)=5542,9 р.

 

Затраты на выплату ЗП исполнителю программы

руб.,                      (8.3)

где НВР – расчетная норма времени на разработку программы, дней;

       ФВР – месячный фонд времени, дней. ФВР = 21.

 

 

 

 

8.4 Расчет затрат на  требующееся машинное время

 

Результирующий поправочный  коэффициент

,                   (8.4)

где К1 – коэффициент, учитывающий степень новизны, группу сложности алгоритма, К1 = 1;

К2 - коэффициент, учитывающий объем входной информации, = 1,07.

 

 

Затраченное машинное время

,                                                                            (8.5)

где НВР – время  работы ЭВМ, НВР = 66 часов.

                                     

 часов.

 

Затраты машинного времени  равны

 руб.,     (8.6)

где СТ – стоимость  одного часа машинного времени (по данным вычислительного центра ДВГТУ), СТ = 65р.

 

8.5 Расчет суммарных  затрат на разработку ПМО

 

 руб.                  (8.7)

 

8.6 Экономическая эффективность

 

Полученная виртуальная  модель лабораторной работы намного  превосходит по техническим и  экономическим возможностям реальную физическую лабораторную установку. В созданной виртуальной лабораторной работе имеется широчайший спектр возможностей по исследованию асинхронной машины в различных режимах работы, что в реальной лаборатории требует больших финансовых расходов из-за дороговизны необходимого оборудования и затрат на электроэнергию.

Большим плюсом разрабатываемых  лабораторных работ является то, что  виртуальную лабораторию можно  использовать в дистанционном обучении студентов и в различных учебных  заведениях, где нет возможности  поработать в реальной лаборатории. Единственное, что необходимо для работы виртуальной лаборатории, это наличие персонального компьютера, который в наше время является общедоступным и имеется в каждом учебном заведении.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ ПРИ РАБОТЕ ЗА КОМПЬЮТЕРОМ

 

9.1 Вопросы эксплуатации

 

  Ни для кого  не секрет, что компьютеризацию  сегодня принято считать панацеей – только компьютер может повысить эффективность образования и промышленности, банковского дела и торговли, объединить через Интернет весь мир. И, очевидно, эта "пандемия" неостановима... Как всякий новый этап в развитии общества, компьютеризация несет с собой и новые проблемы. И одна из наиболее важных – экологическая. Много слов в печати и в других СМИ сказано о вредном влиянии компьютера на здоровье пользователей. Некоторые бойкие авторы даже грозят вымиранием человечеству, сидящему за дисплеями. Необходимо объективно оценивать эти проблемы, ибо для борьбы с любой опасностью, прежде всего надо знать, что она собой представляет! У экологической проблемы компьютеризации две составляющие. Первая определяется физиологическими особенностями работы человека за компьютером. Вторая – техническими параметрами средств компьютеризации. Эти составляющие – "человеческая" и "техническая" – тесно переплетены и взаимозависимы. Исследования подобных проблем – предмет эргономики, науки о взаимодействии человека, основной целью которой является создание совершенной и безопасной техники, максимально ориентированной на человека, организация рабочего места, профилактика труда. Эргономика изучает трудовую деятельность в комплексе, в ней объединяются научные дисциплины, развивавшиеся прежде независимо друг от друга.

 

9.2 Влияние работы за  компьютером на организм человека

 

Зрительная работа - уже  в первые годы компьютеризации было отмечено специфическое зрительное утомление у пользователей дисплеев, получившее общее название "компьютерный зрительный синдром" (CVS-Computer Vision Syndrome). Причин его возникновения несколько. И, прежде всего – сформировавшаяся за миллионы лет эволюции зрительная система человека, которая приспособлена для восприятия объектов в отраженном свете (картин природы, рисунков, печатных текстов и т. п.), а не для работы с дисплеем. Изображение на дисплее принципиально отличается от привычных глазу объектов наблюдения – оно светится; состоит из дискретных точек; оно мерцает, т. е. эти точки с определенной частотой зажигаются и гаснут; цветное компьютерное изображение не соответствует естественным цветам (спектры излучения люминофоров отличаются от спектров поглощения зрительных пигментов в колбочках сетчатки глаза, которые ответственны за наше цветовое зрение). Но не только особенности изображения на экране вызывают зрительное утомление. При работе на компьютере часами у глаз не бывает необходимых фаз расслабления, глаза напрягаются, их работоспособность снижается. Большую нагрузку орган зрения испытывает при вводе информации, так как пользователь вынужден часто переводить взгляд с экрана на текст и клавиатуру, находящиеся на разном расстоянии и по-разному освещенные. В чем же выражается зрительное утомление? Сегодня уже миллионы пользователей жалуются на затуманивание зрения, трудности при переносе взгляда с ближних на дальние и с дальних на ближние предметы, кажущееся изменение окраски предметов, их двоение, неприятные ощущения в области глаз – чувство жжения, "песка", покраснение век, боли при движении глаз.

Микротравма - это постепенный  износ организма в результате ежедневных нагрузок. Большинство нарушений  в организме происходит из-за накапливающихся микротравм. Такой тип повреждений не возникает вдруг, как перелом руки или ноги (микротравма). Прежде, чем вы почувствуете боль, может пройти несколько месяцев сидения в неправильной позе или повторяющихся движений. Боль может ощущаться по-разному: в виде жжения, колющей или стреляющей боли, покалывания.

Повторяющиеся действия - приводят к накоплению продуктов  распада в мышцах. Эти продукты и вызывают болезненные ощущения. Очень трудно предотвратить повторяющиеся  движения кистей и ладоней при  работе на компьютере, однако регулярные перерывы и упражнения на растягивание мышц могут это предотвратить.

Осанка - это положение, которое принимает ваше тело, когда  вы сидите  
за компьютером. Последствия при неправильной осанки:

- головные боли,

- боль в шее,

- боль в руках и кистях.

  Электромагнитное  излучение - Спектр излучения  компьютерного монитора включает в себя рентгеновскую, ультрафиолетовую и инфракрасную области, а также широкий диапазон электромагнитных волн других частот. Опасность рентгеновских лучей специалисты считают пренебрежимо малой, поскольку этот вид излучения поглощается веществом экрана. В настоящее время внимание исследователей привлекают биологические эффекты низкочастотных электромагнитных полей, которые до недавнего времени считались абсолютно безвредными, так как, в отличие от ионизирующих излучений, низкочастотные электромагнитные поля не могут расщеплять или ионизировать атомы, т.е. не обладают свойствами, которые ряд ученых связывают с возникновением опухолей и других заболеваний. Однако результаты сотен лабораторных экспериментов, начавшихся в 60-х годах и разросшихся в 70-х и 80-х, показывали, что электромагнитные поля с частотой 60 Гц могут инициализировать биологические сдвиги (вплоть до нарушения синтеза ДНК) в клетках животных. Эпидемиологические исследования и работы другого рода показали, что существует несомненная связь между нахождением в местах, где проходят линии электропередача, и возникновением опухоли у детей. Для того чтобы ограничить потенциально опасные излучения видео дисплейных терминалов пользователь может предпринять следующие шаги.

 

9.3 Физиологические меры безопасности работы человека за компьютером

 

  Зрительная профилактика - плотно закрыть глаза руками так, чтобы через них не проходил свет. Следить при этом за тем, чтобы посадка была удобной. Особое внимание - на спину и шею, они должны быть прямыми и расслабленными. Закрыв глаза, попытаться увидеть перед глазами абсолютно черный цвет. Удастся это не сразу, скорее всего, постоянно будут возникать цветные полоски, ромбики и кляксы. Чем чернее будет цвет, тем лучше расслаблены глаза. Многие людей со слабой близорукостью могут добиться полного восстановления зрения сразу после выполнения этого упражнения.

Информация о работе Моделирование АД в Matlab