Modelarea Sistemelor Electromecanice

Curs
9/10 (1 vot)
Domeniu: Electrotehnică
Conține 1 fișier: pdf
Pagini : 40 în total
Cuvinte : 10962
Mărime: 350.53KB (arhivat)
Cost: Gratis
Profesor îndrumător / Prezentat Profesorului: Bara Neculai

Cuprins

CUPRINS

1. Introducere

2. Sisteme mecanice

2.1. Derivarea ecuaţiilor Lagrange

2.1.1. Exemplul I

2.1.2. Exemplul II

2.2. Principiul variaţiei şi ecuaţiile lui Lagrange

2.3. Declararea funcţiilor

2.3.1. Exemplul I

2.3.2. Exemplul II

2.4. Energia sistemelor mecanice

2.5. Transformări Legendre

2.6. Studiu de caz

2.6.1. Maşina lui Atwood

2.6.2. Automobilul (liftul ) şi raza (grinda)

2.6.3. Pendulul dublu

2.6.4. Picătura şi janta

2.6.5. Bila şi roata

2.6.6. Modelul bidimensional al camionului

3. Sisteme electrice

3.1. Energia şi coenergia mecanismelor simple

3.1.1. Terminale statice

3.1.2. Mecanisme dinamice

3.1.3. Exemple

3.2. Ecuaţiile de mişcare ale reţelelor simple

3.2.1. Exemplul I

3.2.2. Exemplul II, Convertorul Cuk

3.3. Energia sistemelor electrice

4. Sisteme electromecanice

4.1. Introducere

4.2. Cuple electromecanice

4.2.1. Cuple prin câmp magnetic

4.2.2. Cuple prin câmp electric

4.3. Ecuaţii de mişcare

4.4. Acţionari electrice

4.4.1. Maşina elementară

4.4.2. Acţionarea în curent continuu

4.5. Studiu de caz

4.5.1. Acţionarea Ward-Leonard

4.5.2. Picătura (bila) intr-un câmp magnetic

4.5.3. Electromagnetul

4.5.4. Mecanismul releu

Extras din document

1. INTRODUCERE

De ce trebuie să studiem modelarea?

Pentru a răspunde la aceasta întrebare avem nevoie de câteva concepte şi definiţii de bază.

Vom porni prin a defini termenul de sistem: Un sistem este caracterizat în fapt prin ce putem vedea

că îi aparţine şi ce nu. De asemenea putem specifica interacţiunea sistemului cu mediul în care se

află. De acum în colo el poate fi observat şi controlat.

* Sunt variabile generate de mediu şi care influenţează comportarea sistemului. Acestea sunt

numite intrări ale sistemului.

* Sunt alte variabile determinate de sistem şi care determină o influenţă asupra mediului.

Acestea se numesc ieşiri ale sistemului.

Aceasta conduce la o posibilă definire a termenului de sistem [1]:

Un sistem este o potenţială sursă de informaţii

Putem defini termenul de experiment:

Un experiment este procesul de extragere a informaţiilor dintr-un sistem în funcţie de

intrările acestuia.

A desfăşura un experiment asupra unui sistem înseamnă a aplica un set de condiţii externe

la intrare şi a observa reacţia sistemului la acestea prin înregistrarea comportării ieşirilor. Marele

dezavantaj al sistemelor reale este faptul că aceste sisteme sunt sub influenţa unor intrări

necontrolabile (numite disturbaţii) şi nu toate informaţiile necesare la ieşire sunt accesibile prin

măsurare. Definiţiile sistemului şi ale experimentului dau posibilitatea definirii termenului de

model:

Un model M al unui sistem S caracterizat printr-un experiment E reprezintă tot ceea ce

experimentul E poate cere sistemului S pentru a-l defini.

În prezentul curs, ne vom concentra asupra subclasei de modele pe care le numim modele

matematice. Acestea reprezintă relaţiile dintre variabilele sistemului în ecuaţii matematice. Prin

efectuarea experimentelor, colectam informaţii despre sistem.

Modelarea reprezintă procesul de organizare a informaţiilor despre un sistem dat.

La început aceste informaţii sunt nestructurate. Pentru a înţelege care sunt cauzele şi care

sunt efectele, vom organiza aceste informaţii. De fapt, vom realiza procesul de modelare. Scopul

principal al modelului folosit implică alegerea formei particulare a acestuia. Cu alte cuvinte, un

model poate fi considerat ca o unealtă specializată, dezvoltată pentru o aplicaţie particulară. Bine

înţeles, aceasta determină folosirea a mai multor modele pentru aplicaţii diferite ale aceluiaşi

sistem. În particular, inginerul foloseşte un model pentru a dezvolta un algoritm de verificare a

lucrului sistemului. Aceste modele, din motive de verificare, trebuie să fie cât mai simple posibil.

Adesea un model care înglobează efecte de prim ordin este inadecvat. O bună realizare presupune

luarea în calcul a efectelor de ordinul doi. Din alt punct de vedere realizarea controlului este adesea

în relaţie directă cu complexitatea modelului. Simularea doreşte să dezvolte modele

MODELAREA SISTEMELOR ELECTROMECANICE – partea I Titular: ş.l. ing. Niculai BARBĂ

corespunzătoare datelor experimentale în funcţie de necesităţi. Aceasta cerinţă conduce la

dezvoltarea unor modele mai complexe.

Sunt tipuri diferite de modele matematice [1], [6]. Ne vom concentra studiul asupra

modelelor parametrice care sunt descrise de ecuaţii diferenţiale de forma

Cum realizam procesul de modelare?

1. Vom porni prin descrierea fizică a sistemelor dinamice. Aceasta implică o discuţie asupra

efectelor fizice care trebuie luate în considerare.

2. Calcularea unei singure cantităţi care determină comportarea în timp a sistemului

dinamic. Mai târziu, vom arăta că această cantitate se numeşte Lagrangian extins.

3. Derivarea ecuaţiilor de mişcare. Un program de calcul algebric (MAPLE V) este folosit

pentru a deriva modelul matematic în mod automat.

4. Simularea modelului (MATLAB sau DYNAST) este realizată automat.

5. Simularea.

Sumar

Derivarea ecuaţiilor de mişcare (modelul matematic) poate fi obţinut aplicând principiul

variaţiei energiei. Există o terminologie comună pentru toate tipurile de sisteme, cum ar fi cele

electrice, mecanice, magnetice, etc. prin definirea funcţiilor energiei în termenii coordonatelor

generalizate. Apoi, prin folosirea unui singur principiu fundamental, ex. principiul lui Hamilton,

ecuaţia mişcării este determinata. Variaţia apropiata este aproape de forma analitica şi în urma

calculelor matematice, înţelegerea proceselor fizice interne poate fi pierduta. Cu toate acestea, dacă

metoda este bine înţeleasă, procesul fizic se poate deduce din generalitatea metodei. Exista o

multitudine de funcţii energetice diferite (ex. Lagrangian, energia totala) care pot fi folosite.

În acest curs, modelarea sistemelor mecanice pure este bazată în principal pe Lagrangian

care este o funcţie a coordonatelor generalizate şi a vitezelor asociate. Dacă toate forţele sunt

derivabile la potenţial, atunci comportarea dinamica a sistemului în timp este determinată. Pentru

sistemele mecanice simple, Lagrangianul este definit ca diferenţa dintre energia cinetica şi energia

potenţială.

Exista o similitudine cu sistemele electrice. Ecuaţia de mişcare este unic definită folosind

coenergia electrică şi cantitatea de putere. Curentul de inducţie şi căderea de tensiune pe capacitor

joacă rolul de coordonate generalizate. Toate constrângerile, în principiu cauzate de legile lui

Kirchoff, au fost eliminate.

În consecinţă, avem cantităţile (energia cinetica şi potenţială, forţele generalizate) care

determină partea mecanică şi cantităţile (coenergiile, puterile) pentru a descrie partea electrică.

Aceasta oferă o combinaţie a părţilor mecanica şi electrică ca forme de energie apropiate. Ca

rezultat, vom avea un Lagrangian extins.

MODELAREA SISTEMELOR ELECTROMECANICE – partea I Titular: ş.l. ing. Niculai BARBĂ

2. SISTEME MECANICE

2.1. Derivarea ecuaţiilor Lagrange

În cazul sistemelor formate din N particule avem nevoie, în general, de 3N coordonate

pentru a specifica poziţia tuturor particulelor. Daca exista constrângeri, atunci numărul de

coordonate necesar pentru descrierea sistemului este redus. De exemplu, pentru descrierea unui corp

rigid, avem nevoie de sase coordonate, trei pentru punctul de referinţă şi trei pentru orientare. În

general, numărul minim de coordonate n , numit şi grade de libertate, este recomandat pentru a

specifica configuraţia. De obicei, aceste coordonate sunt notate prin i q şi se numesc coordonate

generalizate. Vectorul coordonata

Preview document

Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 1
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 2
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 3
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 4
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 5
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 6
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 7
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 8
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 9
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 10
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 11
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 12
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 13
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 14
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 15
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 16
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 17
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 18
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 19
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 20
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 21
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 22
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 23
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 24
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 25
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 26
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 27
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 28
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 29
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 30
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 31
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 32
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 33
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 34
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 35
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 36
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 37
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 38
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 39
Modelarea Sistemelor Electromecanice - Pagina 40

Conținut arhivă zip

  • Modelarea Sistemelor Electromecanice.pdf

Alții au mai descărcat și

Studiul Antenelor Simetrice și Nesimetrice

Dipolul simetric se compune din douã conductoare simetrice situate de-a lungul unei axe la distantã relativ micã între ele (fig. 3.1). La capetele...

Antene Speciale

4.1. Antena canal de undã 4.1.1. Prezentarea antenei Datoritã avantajelor pe care le prezintã, antenele canal de undã au cãpãtat o largã...

Structura și Clasificarea Undelor Electromagnetice

Undele electromagnetice a cãror frecventa este cuprinsa între limitele 10-3 Hz si 1016 Hz se numesc unde radio. Aceste limite pot fi exprimate si...

Comunicatii de Date - Curs VII

INTRODUCERE ÎN COMUNICATII DE DATE: SCHEMA BLOC A SISTEMULUI DE COMUNICATII DE DATE, DESCRIERE, FUNCTIILE ELEMENTELOR, EXPLICAREA FUNCTIONARII PE...

Fibre Optice

Propagarea luminii în fibra optica Legile optice permit descrierea reflexiei totale la suprafata de separatie dintre miez-învelis a fibrei...

Rețele de Comunicații

Reteaua în arbore (retea radiala) Centrele de comutatie C sunt interconectate într-un sistem arbore cu mai multe nivele (fig. 5.3.). Se observa...

Propagarea Undelor Ionosferice

Prin ionosferã se înþelege acel domeniu ionizat al atmosferei care se aflã la înãlþimi mai mari de 60 km faþã de suprafaþa Pãmântului. Fenomenul...

BAZE ELTH

TEORIA LUI BOHR Informatii pretioase despre electoni se pot obtine din studiile stucturii atomilor .Asa dupa cum s-a aratat în lucrarea...

Te-ar putea interesa și

Sisteme de Comandă ale Troleibuzelor cu Tracțiune în Curent Continuu

INTRODUCERE Funcţionarea transportului urban de călători este o problemă vitală pentru dezvoltarea economiilor urbane. Oraşele există deoarece ele...

Modelarea și simularea sistemelor electromecanice

1. Modelul matematic al motorului de curent continuu În figura 1 este prezentată o instalație de acționare electrică cu motor de curent continuu...

Modelare Matlab Sisteme Electromecanice

1. MODELAREA MATEMATICA-GENERALITATI 1. Notiuni de baza. Scopul si probelmele modelarii SAE Ca obiect de studiu se considera sistemul de...

Programarea Sistemelor Electrice

“Proiectarea este un proces de gândire ce cuprinde crearea unei entităţi.” „proiectarea este gândire” presupune o “primă gândire”, sau ceea ce vom...

Sisteme Electromecanice

Lucrarea nr. 1 NOTIUNI DE TEHNICA SECURITATII MUNCII IN INSTALATIILE ELECTRICE CU TENSIUNI PERICULOASE LA ATINGERE. PROTECTIA LA ATINGERI DIRECTE...

Realizarea unui sistem integrat de conversie electromecanică cu motor electrostatic

Deoarece realizarea practica a micromotoarelor electrostatice performante implica utilizarea unor tehnologii de inalt nivel, in lucrare, tocmai...

Modelarea și Simularea Acționărilor Electrice

I. Modelarea şi simularea sistemelor I.1. Modelarea sistemelor Prin conceptul de sistem se înţelege un obiect fizic sau o colecţie de obiecte...

Servomecanisme

Structura si functionarea sistemelor de pozitionare În aplicatiile industriale foarte adesea este necesara realizarea unor pozitionari precise...

Ai nevoie de altceva?