3. Динамические расчеты систем по структурным схемам

с использованием системы САПР System View

САПР System View позволяет на уровне структурных моделей производить расчеты динамических систем и получать результаты в виде таблиц, графиков переходных процессов и частотных характерис­тик, а также комплексных показателей качества регулирования.

Структурная схема набирается на рабочем поле основного окна пакета SV (рис. 3.1) с помощью блоков, которые для удобства работы объединены в четыре библиотеки. Блоки суммирования и умножения выполнены отдельно.

Рисунок 3.1 – Основное окно System View

Библиотеки элементов расположены в левой части рабочего окна SV и содержат в своём составе набор различных функциональных и динамических элементов. Графически элементы представляются в виде прямоугольника с вхо­дами и выходами. В верхнем левом углу записывается порядковый номер элемента в структурной схеме, в центре в виде рисунка  тип элемента.

Моделирование типовых динамических звеньев тар

При моделировании по структурным схемам все элементы электромеханической системы представляются типовыми динамическими звеньями ТАР. К основным динамическим звеньям относятся: усилительное, интегрирующее, апериодическое и форсирующее звенья. Блоки для моделирования типовых динамических звеньев размещены в библиотеке линейных операторов Operator Library. Представление элементов системы типовыми звеньями и их модели в SV отражает таблица 3.1.

Усилительное звено реализуется с помощью элемента Gain (рис. 3.2. а). Он имеет один параметр  Gain (коэффициент усиления), который задаётся в виде безразмерной величины или в децибелах (в лабораторных работах рекомендуется использовать безразмерный коэффициент, он устанавливается по умолчанию). Для задания отрицательного коэффициента перед числовым значением ставится знак «минус». Усилитель с коэффициентом, равным минус единице, моделируется элементом Negate.

Таблица 3.1 – Моделирование типовых динамических звеньев

Звено	Передаточная функция	Наименование блока SV	Применение
1	2	3	4
Усилительное			П – регулятор, безынерционный датчик или преобразователь.
		Gain
		Negate

Продолжение табл. 3.1.

1	2	3	4
Интегрирующее			И – регулятор, механическая часть системы ЭП, редуктор.
		Gainи Integrator
Апериодическое			Силовой преобразователь, электрическая часть системы ЭП
		LinearSys
Форсирующее			ПИ – регулятор, ПИД – регулятор
		Linear Sys
		PID

Для моделирования интегратора последовательно соединяются элементы Gain и Integrator. Блок Integrator (рис 3.2. б) имеет один параметр  Initial Condition (начальные условия – значение выходного сигнала интегратора в начальный момент времени; по умолчанию установлен ноль).

а)	б)
Рисунок 3.2 – Окна настройки блоков Gain и Integrator

Инерционные звенья моделируются элементом Linear Sys – одним из наиболее мощных элементов SV. Он позволяет моделировать динамические звенья ТАР по их передаточной функции или частотной характеристике до четвёртого порядка включительно. При выборе элемента Linear Sys из библиотеки появляется окно определения типа элемента (рис. 3.4), в котором нужно выбрать кнопку Laplase. В результате появляется окно задания передаточной функции (рис. 3.5). В поле заготовки передаточной функции записываются постоянные времени и коэффициент усиления элемента.

При моделировании регуляторов или корректирующих устройств (без насыщения), представляющих форсирующие звенья, используются элементы Linear Sys или PID. Методика настройки параметров элемента Linear Sys такая же, как и при определении инерционного звена. Элемент PID (рис 3.3) предназначен для моделирования пропорционально-интегрально-дифференциального (ПИД – регулятора). Элемент PID имеет три параметра:

• Proportional Gain – коэффициент усиления пропорциональной составляющей;

• Integrator Gain – коэффициент усиления интегральной составляющей;

• Derivative Gain  коэффициент усиления дифференциальной составляющей.

Рисунок 3.3 – Окно настройки блока PID

Рисунок 3.4 – Окно определения типа элемента Linear Sys

Рисунок 3.5 – Окно задания передаточной функции элемента