2. Исходные данные для моделирования сар

Динамические свойства САР описываются следующей системой уравнений:

(1)

где, - угловая скорость;

- мощность;

- время;

(2)

где, - эдс

(3)

где, - сигнал рассогласования;

- задающее напряжение

(4)

(5)

Физический смысл переменных, входящих в уравнение, отражен в описании схемы САР. Параметры ,, и ,,,, - соответственно постоянные времени и передаточные коэффициенты. Заданное значение скорости .

3. Описание сар и её функциональная схема

На электрических станциях при производстве электроэнергии предъявляются определенные требования к стабильности частоты f генерируемой ЭДС. Частота f однозначно определяется угловой скоростью ω рабочего колеса гидротурбины. В связи с этим гидротурбины на электростанциях оснащаются САР угловой скорости. На рисунке 1 показана схема одного из вариантов такой САР.

Рисунок 1 - Схема САР угловой скорости рабочего колеса гидротурбины: 1 – гидротурбина; 2 – генератор; 3 – заслонка; 4 – тахогенератор; 5 – усилитель; 6 – электродвигатель; 7 – редуктор

В данной системе объектом регулирования является гидротурбина, регулируемая величина которого - угловая скорость ω. Она при постоянном расходе воды изменяется в зависимости от нагрузки на валу турбины, т.е. от мощности, которая потребляется от генератора (с увеличением мощности угловая скорость снижается, а с уменьшением - возрастает). Таким образом, мощность ρ является внешним возмущающим воздействием на объекте регулирования. Для регулирования угловой скорости имеется заслонка, с помощью которой изменяется расход воды через турбину. Он однозначно зависит от вертикального перемещения х заслонки. Следовательно, перемещение заслонки х можно рассматривать как регулирующее воздействие объекта регулирования. Угловая скорость ω контролируется посредством тахогенератора, ЭДС Е которого сравнивается с задающим напряжением и0. Сигнал рассогласования ∆U через усилитель управляет посредством электродвигателя и редуктора заслонкой.

Рисунок 2 – Функциональная схема САР: ЗО – задающий орган; РО – регулирующий орган; ИМ – исполнительный механизм; ВО – воспринимающий орган; ОР – объект регулирования; УО – усилительный орган

4. Передаточные функции объекта, элементов сар и её структурная схема

по управлению:

(6)

по возмущению:

(7)

(8)

(9)

(10)

На основании найденных передаточных функций элементов построим структурную схему системы автоматического регулирования угловой скорости гидротурбины.

Рисунок 3 - Структурная схема САР

5. Определение параметров заданного типового закона регулирования

гидротурбина автоматический управление

При оценки качества процесса регулирования, необходимо исходить из следующих требований:

Статическая ошибка

Время регулирования

Перерегулирование

Количество перерегулирование

6. Моделирование исходного варианта сар

Моделирование системы автоматического регулирования угловой скорости гидротурбины выполняется в среде программного комплекса (ПК «МВТУ»), в которой используется метод структурного моделирования, базирующийся на математических моделях в виде структурных схем.

В первую очередь необходимо на основе структурной схемы исходной системы, составить структурную схему моделирования, заменяя звенья системы, соответствующим блоком из общетехнической библиотеке ПК «МВТУ».

Для формирования задающего воздействия используется блок «константа», а для создания возмущающего воздействия используют блок «ступенчатое воздействие.

Рисунок 4 - Структурная схема моделирования система автоматического регулирования угловой скорости гидротурбины в среде ПК «МВТУ»

Параметры передаточных функций исходной структурной схемы: ; ; ; ; ; ; ; ;

Руководствуясь методикой подготовки исходных, выбирается метод и задаются параметры интегрирования:

- Метод интегрирования «Рунге – Кутта классический 45»;

- Исходя из наибольшей постоянной времени , принимается первоначальное время интегрирования 15;

- Исходя из наименьшей постоянной времени , принимается первоначальное значение шага интегрирования: максимально 0,0002с; минимально 0,00002с;

- Число точек выдачи данных 20000;

- Точность интегрирования 0,001с;

В результате моделирования САР, в соответствии с данными таблицы получен график переходного процесса.

Таблица 1 - Значение параметров блоков структурной схемы

Блок	Параметр	Значение
1	Задающий сигнал
2	Отрицательная обратная связь
3	Коэффициент усиления
4	Коэффициент усиления
	Постоянная времени
	Коэффициент демпфирирования
	Начальные условия Y(0),Y’(0)
5	Коэффициент усиления
	Постоянная времени
	Вектор начальных условий
6	Отрицательная обратная связь
7	Время, YO,YK
8	Коэффициент усиления
	Постоянная времени
	Вектор начальных условий
9	Коэффициент усиления

Размещено на Allbest.ru