ПРИМЕНИМОСТЬ ЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ ТРЕХФАЗНОГО АСИНХРОННОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ ДЛЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАТРОННЫХ МОДУЛЕЙ

Аннотация

В настоящее время регулируемые приводы на основе трехфазных асинхронных электродвигателей широко применяются в различных отраслях. Предпринимаются попытки их использования в составе мехатронных модулей. В этом случае является актуальной проблема оптимизации параметров с целью обеспечения минимальных потерь энергии при заданных динамических характеристиках. Данная задача чаще всего решается на основе линейных моделей объектов. При определенных условиях привод на основе трехфазного асинхронного электродвигателя может описываться линейными уравнениями. При этом возникает необходимость оценки допустимости линеаризации математической модели и выявления условий, при которых это допустимо. Кроме того, необходимо оценить последствия невыполнения данных условий при работе привода, спроектированного с использованием линейной модели.

В данной статье представлена исходная математическая модель привода, полученная на основе реальной (нелинейной) механической характеристики трехфазного асинхронного электродвигателя, а также модель, построенная на основе линеаризованной механической характеристики. Модели реализованы в приложении Simulink среды программирования MATLAB и позволяют выполнять анализ динамики привода с вычислением потерь энергии. Объединенная математическая модель позволяет строить в одном окне осциллографа характеристики, получаемые с помощью двух моделей, что удобно для их сравнения.

В результате анализа работы привода с помощью исходной и линейной моделей установлено, что обе модели дают одинаковый результат, когда скорость изменения задающего сигнала на входе не превышает определенной величины. В противном случае имеет место расхождение, как в переходных характеристиках, так и в результатах вычисления потерь энергии. В частности, при ступенчатой подаче сигнала линейная модель занижает величину потерь в 1,5 раза и увеличивает скорость нарастания выходной переменной, делая переходной процесс более коротким. Указанные результаты имеют место, как в приводе с регулируемой скоростью, так и в приводе с регулируемым углом поворота. Для конкретного привода количественные показатели могут быть определены с помощью предложенной модели. С помощью исходной модели подтверждена возможность возникновения автоколебаний в позиционном приводе при действии нагрузки, что не выявляет линейная модель.