Техническое задание на разработку математической модели дуговой электропечи в среде Simulink

Разработка математической модели дуговой электропечи в Simulink для анализа и прогнозирования её работы, с акцентом на электропотребление в различных режимах.

1. Общие требования:

1.1. Модель должна быть реализована в среде Simulink с использованием библиотек Simscape и Simulink Electrical.
1.2. Модель должна учитывать основные физические процессы, протекающие в дуговой электропечи (электрическая дуга, нагрев металла, теплопередача и др.).
1.3. Модель должна быть настраиваемой: возможно изменение параметров (тип металла, напряжение, сила тока, параметры электрода и дуги).
1.4. Модель должна быть предназначена для прогноза электропотребления в различных режимах работы печи.

2. Требования к структуре модели:

2.1. Трансформатор:

Модель трансформатора, преобразующего напряжение для подачи на электроды.
Возможность задания входных параметров: номинальная мощность, коэффициент трансформации, потери.
2.2. Электроды и электрическая дуга:

Электрическая дуга моделируется как нелинейное сопротивление, изменяющееся в зависимости от силы тока и расстояния между электродами.
Входные параметры: расстояние между электродами, сила тока, напряжение дуги, сопротивление.
2.3. Нагрев металла:

Модель теплового процесса с расчетом температуры металла на основе его теплоемкости, массы и тепловых потерь.
Возможность задания начальной температуры металла и температуры плавления.
2.4. Система управления:

Контроллер для регулирования положения электродов и напряжения, поддерживающий стабильную дугу.
Возможность задания различных режимов работы печи: начальный нагрев, плавление, завершение плавки.
3. Требования к моделированию электропотребления:

3.1. Модель должна рассчитывать мгновенную мощность (P = U * I) на каждом этапе работы печи. 3.2. Предусмотреть интеграцию мощности во времени для оценки общего энергопотребления за цикл работы. 3.3. Возможность вывода графиков изменения тока, напряжения, мощности и температуры металла в режиме реального времени.

5. Дополнительные требования:

5.1. Модель должна быть гибкой для последующей модификации и расширения (добавление новых блоков или улучшение существующих).
5.2. Интерфейс модели должен быть интуитивно понятным, с возможностью настройки входных параметров через MATLAB Script.
5.3. Необходима возможность создания отчётов с результатами симуляций в виде графиков и таблиц (напряжение, ток, мощность, температура металла).