zhChinese    enEnglish
  ПМ-ПУ  » Образование  » Программы курсов » Электромеханические системы

Электромеханические системы

Общий курс

Составители: проф. Егоров Н.В., проф. Веремей Е.И., доц. Денисов В.П., доц. Карпов А.Г.

Раздел 1. Вводный.

Электромеханическая система как совокупность управляющего электромагнитного поля и системы заряженных частиц (тел). Иерархия электромеханических систем в природе, науке и технике. Фундаментальные взаимодействия. Классическая, полевая и кванто-полевая модели взаимодействий электромеханических систем. Основные постулаты и теоремы аналитической теории электромеханических систем В.И. Зубова. Обобщенная математическая модель электромеханические системы.

Раздел 2. Классические электромеханические системы.

Математическая модель классической электромеханической системы. Уравнения движения Ньютона и Лагранжа. Система уравнений Максвелл-Лоренца. Принцип Гамильтона. Примеры расчета классических электромеханических систем. Пучки заряженных частиц. Теория управляющих полей В.И. Зубова. Движение систем пучков и уравнение В.И. Зубова трансформации энергии. Численный анализ качественного поведения заряженных частиц в окрестности равновесных траекторий.

Раздел 3. Квантовые электромеханические системы.

Математическая модель квантовой электромеханической системы. Квантовомеханические уравнения движения. Уравнение Шредингера для движения систем заряженных частиц в электромагнитном поле. Твердое тело как электромеханическая система. Структура и классификация твердотельных электромеханических систем. Примеры расчета приборов твердотельной электроники на основе квантовых электромеханических систем. Математические модели квантовых электромеханических систем. Элементы микроэлектронных систем как объект управления. Самосогласованное решение уравнения Шредингера для многих частиц.

Раздел 4. Электротехнические системы.

Электромеханические аналогии. Элементы теории графов. Электрические цепи. Орграфы и законы Кирхгофа. Независимые контуры, отсечения и матрицы их уравнений.

Электромеханическое взаимодействие в электрическом и магнитном полях. Уравнения индукционных и электростатических систем. Законы магнитной цепи. Электромеханические системы.

Математические модели электротехнических систем. Понятие обобщенной электрической машины. Простейшая модель электромеханического преобразователя. Уравнения обобщенной машины в различных системах координат. Математическая модель идеализированной трехмерной обобщенной машины. Синхронные и асинхронные генераторы и двигатели.

Синхронные машины как основные объекты управления в энергетических системах. Конструкция синхронной машины. Взаимодействие машины с силовой сетью. Математическая модель синхронной машины в форме уравнений Парка-Горева.

Постановка задачи синтеза системы автоматического регулирования возбуждения (АРВ) синхронной мамины. Математические методы синтеза АРВ.

Раздел 5. Энергетические системы.

Современные энергетические системы и их математические модели. Электрические сети и линии электропередачи. Системы преобразования электроэнергии. Потребители электроэнергии в сетях. Оптимизация энергетических систем. Критерии оптимизации.

Элементы энергетических систем как объекты управления. Структурно-функциональные схемы многомерных энергетических систем. Дифференциальные уравнения управляемых объектов энергетики.

Основные режимы функционирования энергетических систем. Установившиеся режимы как программные движения управляемых объектов. Анализ динамической устойчивости установившихся режимов. Линеаризация уравнений динамики в окрестности программных движений. Представление линейных математических моделей с использованием передаточных матриц.

Стабилизация программных движений объектов энергетики. Динамические характеристики установившихся режимов и переходных процессов. Вопросы оптимизации программных движений и процессов стабилизации.

Раздел 6. Физические основы ядерной, термоядерной и водородной энергетики.

Основные подходы к обеспечению управляемого термоядерного синтеза. Элементы физики плазмы. Конструкция и назначение основных систем современных токамаков. Проблема стабилизации формы и тока плазмы. Математическая модель удержания плазмы в форме уравнений Геда-Шафранова. Положение равновесной плазмы. Линеаризация уравнений движения. Подземные атомные электростанции, совмещенные с генератором водорода.

Ядерные реакторы, управляемые линейным ускорителем, математические модели, контроль и управление.

Нетрадиционные источники энергии.