Напоминание

"Математическое моделирование"


Автор: Опанасенко Людмила Ивановна
Должность: преподаватель высшей квалификационной категории
Учебное заведение: ННТ (филиал) ФГБОУ ВО "ЮГУ"
Населённый пункт: город Нижневартовск ХМАО-Югры
Наименование материала: Статья
Тема: "Математическое моделирование"
Раздел: среднее профессиональное





Назад




МЕТОД МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ, КАК СРЕДСТВО

ФОРМИРОВАНИЯ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЙ МОБИЛЬНОСТИ

ОБУЧАЮЩИХСЯ

Опанасенко Людмила Ивановна

преподаватель высшей квалификационной категории

Нижневартовского нефтяного техникума

(филиала) ФГБОУ ВО «ЮГУ»

На современном этапе развития научно-технического прогресса с ростом

компьютеризации

различных

отраслей

наблюдается

интенсивное

развитие

вычислительных методов для решения сложных технических задач.

Современными

учеными-исследователями

м ат е м ат и ч е с ко е

моделирование

рассматривается

как

методология

организации

научной

экспертизы, что является незаменимым во время проектирования и внедрения

современных технических разработок. Это повышает эффективность научных

исследований, облегчает и ускоряет моделирование сложных объектов.

Метод математического моделирования широко используется в научных

исследованиях,

во

время

проектирования

и

внедрения

с и с т е м

автоматизированного

управления

электродвигателями.

Необходимость

использования метода объясняется его возможностью обеспечить исследование

объектов,

которые

сложно

или

невозможно

осуществить

традиционным

методом.

Метод математического моделирования применяется во время создания

виртуального

стенда

для

выполнения

виртуальных

лабораторных

работ

по

МДК.01.01

Электрические

машины

профессионального

модуля

ПМ.01

Организация и выполнение работ по эксплуатации и ремонту электроустановок

специальности 08.02.09 Монтаж, наладка и эксплуатация электрооборудования

промышленных и гражданских зданий.

1

Составляется математическая модель объекта. Математическая модель – это

совокупность записанных на языке математики соотношений (формул, неравенств,

уравнений, логических соотношений), определяющих характеристики состояния

объекта в зависимости от его элементов, свойств, параметров, внешних воздействий.

При математическом моделировании имеем дело не с объектом, а с построенной с

него теоретической копией, выражающей в математической форме основные его

закономерности.

Важно, чтобы содержательная сторона решаемой проблемы была вполне

понятна студентам. Построение моделей проводится на достаточно простом

материале.

Так,

например,

студентам

ставится

задача

снять

и

построить

механическую и электромеханическую характеристики двигателя постоянного

тока независимого возбуждения.

Первоначально

возникает

необходимость

проведения

математических

расчетов параметров для реального электродвигателя.

В основе построения лежат уравнения:

механической

2

м

e

a

e

Ф

C

C

R

M

Ф

C

U

n

(1)

электромеханической характеристик

Ф

C

R

I

-

U

n

e

a

a

(2)

Чтобы упростить выражения характеристик выполняются математические

преобразования:

механической

n = 1673 – 105,97М (3);

электромеханической

2558

,

1

M

I

a

(4).

Рассматриваемая схема включает:

источник постоянного напряжения;

2

блок для задания момента нагрузки, М, Н/м;

машина постоянного тока независимого возбуждения;

приборы для измерения переменных: частоты вращения якоря, n,

об/мин; тока якоря I, А; подведенного напряжения, U, В.

В

полях

настройки

задаются

номинальные

параметры

реального

двигателя.

Момент

нагрузки

исследуемой

машины

определяется

величиной

задаваемой

в

блоке.

Выход

предназначен

для

измерения

и

наблюдения

переменных состояний машины

в следующей последовательности: частота

вращения

якоря n,

об/мин;

ток

якоря I

а

,

А;

напряжение U,

В.

Диапазон

изменения момента от 0 до 1,2М

ном.

В

соответствии

с

методическими

указаниями

лабораторной

работы

определяются расчетные величины.

Выполнение

лабораторных

работ

на

настоящем

виртуальном

стенде

предусматривает не только определение переменных параметров

двигателя

постоянного тока независимого возбуждения, но и построение естественной и

искусственных

механических

и

электромеханических

характеристик,

построение энергетической диаграммы, а также получение регулировочных

характеристик

включением

добавочных

сопротивлений

в

цепь

якоря

и

изменением подводимого напряжения.

Виртуальный

стенд

двигателя

постоянного

тока

независимого

возбуждения приведен на рисунке 1.

Благодаря

замене

исследуемого

объекта

на

математическую

модель

формулируется

задача

исследования

машины

и

проведения

анализа

математическим

аппаратом

в

различных

режимах,

появляется

возможность

предвидеть будущий результат исследования.

Применения

метода

математического

моделирования

в

контексте

исследовательского подхода при изучении специальных междисциплинарных

курсов

позволяет

студенту

понять

и

разнообразить

модели

объектов.

В

результате постоянного накопления знаний происходит коррекция созданной

3

модели за счет усвоенных новых знаний. Что в свою очередь делает более

понятным реальный объект.

Рисунок

1

-

Виртуальный

стенд

двигателя

постоянного

тока

независимого возбуждения

Учитывая

умение

построения

математической

модели

объекта

целесообразно рассматривать условие формирования ряда исследовательских

умений, способности переключаться с одного вида деятельности на другой,

обеспечивая

достаточно

высокий

уровень

качества

профессиональной

подготовки специалиста.

Под

профессиональной

мобильностью

понимается

готовность

и

способность целесообразно действовать в соответствии с требованиями дела;

методически организованно и самостоятельно решать задачи и проблемы, а

также оценивать результаты своей деятельности.

В

свою

очередь,

профессиональная

мобильность

характеризуется

совокупностью интегрированных знаний, умений и опыта, а также личностных

качеств,

позволяющих

человеку

эффективно

проектировать

и

осуществлять

профессиональную деятельность во взаимодействии с окружающим миром.

Следовательно, качество созданной модели отражает уровень будущего

специалиста как исследователя.

4

Литература:

1.

Кацман М.М.

Электрические машины: Учебник для студ.

учреждений сред. проф. образования / М.М. Кацман. – М: Издательский центр

«Академия», 2014. – 496 с. ил..

2.

Игнатович

В.М.

Электрические

машины

и

трансформаторы:

учеб. пособие для СПО / В.М. Игнатович, Ш.С. Ройз. – 6-е изд. испр. и доп. –

М.: Издательство Юрайт, 2016. – 181 с. Серия: Профессиональное образование..

3.

Самарский А.А., Математическое моделирование: Идеи. Методы.

Примеры 2-е изд., испр./А.А. Самарский, А.П. Михайлов. -

Г.: Физматлит,

2002. 320 с.

5



В раздел образования