ANALYSIS OF METHODS OF MODELING TECHNICAL SYSTEMS IN MATLAB
Authors: Бебихов Ю.В. , Семёнов А.С. , Семёнова М.Н. , Якушев И.А. 
Published: July 2024

Рассмотрен пакет программ MatLab с точки зрения универсальной среды моделирования технических систем. Произведен анализ методов математического, структурного и физического моделирования в MatLab при помощи библиотеки блоков Simulink и приложения SimPowerSystems. Для исследования выбрана электромеханическая система двигатель постоянного тока с независимым возбуждением, как одна из самых распространенных для приведения в движение технологических установок циклического действия. При помощи лабораторной установки разработана имитационная модель, позволяющая произвести оценку, анализ и сравнение результатов, полученных при моделировании, с реальными данными. Для проведения моделирования были рассчитаны дополнительные параметры двигателя постоянного тока, к которым относятся активные сопротивления и индуктивности обмоток якоря и возбуждения, взаимоиндукция, момент инерции, конструктивные и временные постоянные двигателя. Разработаны физическая, структурная и математическая модели. Получены результаты моделирования в виде графиков временных зависимостей основных параметров двигателя. Был произведен детальный анализ угловой скорости вращения двигателя постоянного тока, так как она является основной координатой для регулирования. Оценке подлежали качественные и количественные характеристики переходного процесса, такие как время регулирования, величина перерегулирования, количество колебаний. В ходе оценки и анализа результатов моделирования были установлены преимущества и недостатки различных методов моделирования технических систем в пакете программ MatLab. Сделаны заключения об универсальности среды MatLab для возможностей детальной и точной оценке сложных технических систем.

The MatLab software package is considered from the point of view of a universal modeling environment for technical systems. The analysis of methods of mathematical, structural and physical modeling in MatLab using the library of blocks Simulink and application SimPowerSystems. For the study, an electromechanical system was chosen a DC motor with independent excitation, as one of the most common for driving technological installations of cyclic action. With the help of a laboratory setup, a simulation model has been developed that allows you to evaluate, analyze and compare the results obtained during modeling with real data. To carry out the simulation, additional parameters of the DC motor were calculated, which include the active resistances and inductances of the armature windings and excitations, mutual induction, moment of inertia, design and time constants of the motor. Physical, structural and mathematical models are developed. The simulation results are obtained in the form of graphs of time dependences of the main engine parameters. A detailed analysis of the angular speed of rotation of the DC motor was made, since it is the main coordinate for regulation. Qualitative and quantitative characteristics of the transition process, such as control time, magnitude of overshoot, and the number of oscillations, were subject to assessment. During the evaluation and analysis of simulation results, the advantages and disadvantages of various methods of modeling technical systems in the MatLab software package were established. Conclusions are made about the universality of the MatLab environment for the possibilities of a detailed and accurate assessment of complex technical systems.