курсач тау


Исходные данные

Структурная схема:

Рис. 1. Структурная схема АСР частоты вращения гидрогенератора

Элементы АСР, моделируемые звеньями структурной схемы:

Генератор, работающий на выделенную нагрузку;

Гидравлическая турбина;

Усилительно – исполнительный орган регулятора чостоты вращения ротора турбины;

Измерительный орган регулятора частоты вращения.

Переменные величины (о.е.):

— частота вращения ротора турбины (генератора);

— вращающий момент турбины;

— момент сопротивления генератора;

— небаланс механических моментов;

-ошибка регулирования;

— регулирующее воздействие на выходе измерительного органа, определяемое алгоритмом регулирования;

— степень открытия направляющего аппарата гидравлической турбины.

Передаточные функции звеньев структурной схемы:

где:

постоянная времени механической инерции агрегата, отнесенная к номинальной мощности;

постоянная времени водовода;

постоянная времени усилительно-исполнительного органа регулятора;

- коэффициент передачи усилительно – исполнительного органа регулятора;

-коэффициенты передачи измерительного органа по первой и второй производным частоты вращения соответственно для ПД и ПДД – регуляторов.

ЭКВИВАЛЕНТНЫЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЕ СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ.

Структурная схема АСР изображается в виде соединенных между собой звеньев с указанием их передаточных функций, точек приложения воздействий (рассматривают АСР с одним задающим и одним возмущающим воздействиями), элементов суммирования и управляемой величины на выходе. Совокупность звеньев структурной схемы с известными передаточными функциями и указанными связями между ними отражает систему дифференциальных уравнений, описывающих происходящее в АСР процессы.

В соответствии с правилами эквивалентного преобразования структурная схема АСР представляются в виде одного звена с эквивалентной передаточной функцией и с обязательным указанием рассматриваемого воздействия на входе и управляемой величины на выходе.

Рис.2. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1. при входном воздействии.

Рис.3. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1. при входном воздействии.

Рис.4. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1. при входном воздействии.

Для структурных схем Рис. 2,3,4 эквивалентные передаточные функции соответствено имеют вид (при использовании регулятора типа ПД)

Рис.5. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1.

Передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию для ПИД-регулятора:

Передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию для ПИД-регулятора:

Передаточная функция разомкнутой системы по задающему воздействию:

В выражении передаточной функции целесообразно выделить в явном виде характеристический оператор и операторный коэффициент передачи для передаточных функций.



Для ПИ-регулятора

Передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию:

Передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию

Передаточная функция разомкнутой системы:

В выражении передаточной функции целесообразно выделить в явном виде характеристический оператор и операторный коэффициент передачи для передаточных функций.

Для П-регулятора

Передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию:

Передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию

Передаточная функция разомкнутой системы:

В выражении передаточной функции целесообразно выделить в явном виде характеристический оператор и операторный коэффициент передачи для передаточных функций.

Составим схему заданной системы для дальнейшего исследования. Для этого воспользуемся программой “Classic”. Построенные схемы представлены на рис.1. Блок 5 введен для реализации возмущающего воздействия и его передаточная функция -1.

Схема по задающему воздействию:

Схема по возмущающему воздействию:

Нахождение переходной характеристики

Путем экспериментального исследования переходной характеристики модели АСР выберем тип регулятора (И, ПИ или ПИД) и осуществим настройку регулятора, при которой обеспечивается затухающий и по возможности монотонный (без перерегулирования и колебательности) переходный процесс с минимальным временем регулирования ( при ступенчатых задающем и возмущающем входных воздействиях)

Переходная характеристика для И-регулятора (рис 3).

Рис.3. Переходная характеристика при использовании И-регулятора

Время регулирования: 130.1299 с

Перерегулирование: 41.99%

Данный регулятор не обеспечивает переходный процесс без колебательности и перерегулирования. Время регулирования при его использовании больше допустимого (70 с). Величина перерегулирования находится в допустимых пределах (25%)

Построим переходную характеристику для ПИ регулятора:

Рис.4. Переходные характеристики при разных kn.

Остановимся на ПИ-регулятора с параметром kn=16 т.к. он обеспечивает приемлемое время регулирования и требуемый характер переходного процесса. ПИД-регулятор более сложный, поэтому его использовать в данном случае нежелательно.




Предыдущий:

Следующий: