Навигация по странице:
|
курсач тау. Исходные данные Структурная схема
Исходные данные
Структурная схема:
![](10924_html_3e0d7c2c.gif)
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:
![](10924_html_5d26d067.gif)
![](10924_html_m6128b014.gif)
![](10924_html_1558f3d.gif)
![](10924_html_f38b207.gif)
![](10924_html_45b6a0a9.gif)
![](10924_html_181f95b2.gif)
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.
![](10924_html_m8e3326e.gif)
Рис.2. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1. при входном воздействии.![](10924_html_m2e03cea3.gif)
![](10924_html_m628b76a6.gif)
Рис.3. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1. при входном воздействии.![](10924_html_m2e03cea3.gif)
![](10924_html_7a278ab.gif)
Рис.4. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1. при входном воздействии.![](10924_html_2ccc7df5.gif)
Для структурных схем Рис. 2,3,4 эквивалентные передаточные функции соответствено имеют вид (при использовании регулятора типа ПД)
![](10924_html_6ddb4879.gif)
Рис.5. Структурная схема эквивалентная схеме Рис.1.
![](10924_html_362724c0.gif)
![](10924_html_m26fda3a4.gif)
Передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию для ПИД-регулятора:
![](10924_html_mafa9e97.gif)
Передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию для ПИД-регулятора:
![](10924_html_4628ed0f.gif)
Передаточная функция разомкнутой системы по задающему воздействию:
![](10924_html_15e75c48.gif)
В выражении передаточной функции целесообразно выделить в явном виде характеристический оператор и операторный коэффициент передачи для передаточных функций.
![](10924_html_m3d61b140.gif)
![](10924_html_564709f8.gif)
![](10924_html_203f05fa.gif)
![](10924_html_149a7c4c.gif)
![](10924_html_33608d42.gif)
![](10924_html_58543779.gif)
Для ПИ-регулятора ![](10924_html_m5b53e80a.gif)
Передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию:
![](10924_html_m780186f6.gif)
Передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию
![](10924_html_ma15da87.gif)
Передаточная функция разомкнутой системы:
![](10924_html_564aaa83.gif)
В выражении передаточной функции целесообразно выделить в явном виде характеристический оператор и операторный коэффициент передачи для передаточных функций.
![](10924_html_55b0a668.gif)
![](10924_html_564709f8.gif)
![](10924_html_m2eeb5c97.gif)
![](10924_html_44567347.gif)
![](10924_html_33608d42.gif)
![](10924_html_m474222ce.gif)
Для П-регулятора ![](10924_html_m6fdadf47.gif)
Передаточная функция замкнутой системы по задающему воздействию:
![](10924_html_126b655d.gif)
Передаточная функция замкнутой системы по возмущающему воздействию
![](10924_html_m5ae1f57b.gif)
Передаточная функция разомкнутой системы:
![](10924_html_m69ddb3b9.gif)
В выражении передаточной функции целесообразно выделить в явном виде характеристический оператор и операторный коэффициент передачи для передаточных функций.
![](10924_html_m4f27c01d.gif)
![](10924_html_564709f8.gif)
![](10924_html_m179e2b2d.gif)
![](10924_html_3ab4ce87.gif)
![](10924_html_33608d42.gif)
![](10924_html_m479a222a.gif)
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:
![](10924_html_m210f12c4.png)
Схема по возмущающему воздействию:
![](10924_html_327bafab.png)
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).
![](10924_html_19094310.png)
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:
![](10924_html_293700f.png)
![](10924_html_m9c6db5.png)
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.
|
|
|