ĆW2. BADANIE SYMULACYJNE UKŁADU NAPĘDOWEGO
Z SILNIKIEM PRĄDU STAŁEGO

Wykonali:

Patryk Dąbrowa

Damian Żandarski

Hubert Przytulski

Zespół A3

1. CEL ĆWICZENIA.

Celem ćwiczenia jest badanie własności modelu stopnia napędowego dla:

• silnika obciążonego stałym momentem,

• silnika obciążonego momentem zmiennym.

Rys. 1 Schemat ideowy silnika prądu stałego

Ćwiczenie ma na celu pokazanie metod badania rzeczywistych obiektów przy pomocy programu Matlab.

2. PRZEBIEG ĆWICZENIA.

Ćwiczenie wykonane zostało przy użyciu programu Matlab, a w szczególności pakietu Simulink. W pakiecie tym zostały utworzone trzy modele silnika prądu stałego na podstawie:

• równań różniczkowych

• równań stanu

• transmitancji

2.1.Model silnika prądu stałego na podstawie równań różniczkowych

Na powyższym modelu sprawdzaliśmy zależności prędkości obrotowej silnika oraz prądu wyjściowego w zależności od prądu wejściowego.

Dane do pomiaru:

U_a=20V

I₀₁=5e^-4 A

I₀₂=5e^-3 A

I₀₃=5e^-2 A

Powyższe zależności przedstawiono na wykresach:

Korzystając z powyższych wykresów łatwo zauważyć, że zmiana natężenia prądu I₀ wpływa na czas osiągnięcia zadanej prędkości obrotowej silnika oraz zbyt duży prąd wejściowy powoduje chwilowy skok prądu wyjściowego.

2.2 Model silnika prądu stałego z równań stanu

Na powyższym modelu sprawdzaliśmy zależności prędkości obrotowej silnika oraz prądu wyjściowego w zależności od napięcia wejściowego.

Dane do pomiaru:

I₀=5e^-3

U_a1=10V

U_a2=30V

U_a3=50V

Powyższe zależności przedstawiono na wykresach:

Korzystając z powyższych wykresów łatwo zauważyć, że zmiana napięcia wejściowego U_a wpływa na prędkość obrotową silnika oraz prąd wyjściowy. Im większe napięcie wejściowe tym większa prędkość obrotowa oraz prąd wyjściowy.

2.3 Model silnika prądu stałego na podstawie transmitancji

Na powyższym modelu sprawdzaliśmy zależności prędkości obrotowej silnika od współczynnika wypełnienia.

Dane do pomiaru:

f=10Hz

I₀=5e^-3

U_a=50V

h=[20 40 60 80]

Powyższe zależności przedstawiono na wykresach:

Zmiana współczynnika wypełnienia h wpływa na zmianę prędkości obrotowej silnika. Wzrost h powoduje wzrost prędkości obrotowej.

3. WNIOSKI

W ćwiczeniu badaliśmy 3 modele tego samego silnika. Jak widać ten sam obiekt można modelować na różny sposób w zależności od danych jakie chcemy wyciągnąć z modelu. Pierwsze dwa modele pozwalają na odczytanie zależności prędkości obrotowej i prądu, natomiast model trzeci nie pozwala już na odczytanie zależności prądu, a jedynie omegi.

Powyższe symulacje pokazują, iż prędkość obrotową silnika prądu stałego można modyfikować m.in. poprzez zmianę napięcia wejściowego lub zmianę współczynnika wypełnienia. Metoda druga jest metodą bardziej optymalną i mniej kosztowną dlatego coraz częściej używaną.

1

---