Теория автоматического управления Структурная схема (стр. 5 из 6)
Значения К” целесообразно принимать в диапазоне
0.5 ТаТр
0< К’’ < -----------------------
Кр
3.4. Рассчитать и построить КЧХ, АЧХ, ФЧХ и ВЧХ системы в замкнутом состоянии, оценить частотные свойства ее и показатели качества регулирования (tп, g, G). Сравнить полученные значения показателей качества с соответствующими значениями пункта 3.3.
3.5. Определить показатели качества регулирования (tп, G) по расположению нулей и полюсов передаточной функции системы в комплексной плоскости и сравнить их с соответствующими значениями пунктов 3.3 и 3.4.
3.6. Рассчитать и построить область устойчивости системы в плоскости параметров Кр, К’ при К” = К”расч. Окончательно выбрать значения Кр.расч. и К’расч.
3.7. Определить запас устойчивости системы по модулю и фазе (по Найквисту).
Задание 2
1. Провести исследование системы автоматического регулирования частоты вращения гидроагрегата, работающего на выделенную нагрузку.
2. Исходные данные.
2.1. Структурная схема
1 - генератор, работающий на выделенную нагрузку;
2 - гидротурбина;
3 - регулятор;
mс- момент сопротивления, (о.е.);
mг - момент, развиваемый турбиной, (о.е.);
a - степень открытия регулирующего клапана турбины, (о.е.);
W - частота вращения турбины, (о.е.).
2.2. Передаточные функции элементов структурной схемы:
DW(p) Ка
W1(р) =----------------- = --------------;
Dmизб(р) Тар+1
Dmг(p) -0.1Т0р+1
W2(р) =--------------- = ------------------------;
Da(р) 0.05Т0р+1
Da(p) Кр(1+К’р+К’’р2 )
W3(р) =--------------- = -------------------------------------,
DW(р) ТрP+1
где Та - постоянная инерции агрегата с учетом нагрузки, отнесенная к базисной (номинальной) мощности, (с);
Т0 - постоянная времени водовода при номинальной частоте вращения, соответствующая номинальной нагрузке агрегата, (с);
Тр - постоянная времени регулятора, (с);
Ка, Кр, К’, К’’ - коэффициенты передачи.
2.3. Параметры элементов структурной схемы
| Параметры | Варианты | |||||||||
| 2.1 | 2.2 | 2.3 | 2.4 | 2.5 | 2.6 | 2.7 | 2.8 | 2.9 | 2.10 | |
| Ка | 1.0 | 0.8 | 0.5 | 0.4 | 1.0 | 0.8 | 1.0 | 0.8 | 1.0 | 0.5 |
| Та,с | 10 | 6.4 | 4.0 | 4.0 | 10 | 6.4 | 5.0 | 4.0 | 5.0 | 5.0 |
| Т0,с | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 1.0 |
| Тр,с | 5.0 | 5.0 | 20 | 5.0 | 20 | 5.0 | 10 | 10 | 20 | 20 |
3. Содержание задания.
3.1. Составить структурную схему и найти эквивалентные передаточные функции САУ по воздействиям Dmс и DWзад.
3.2. Выбрать значение Кр.расч., при котором обеспечивается статизм регулирования Кс£ 0.05 (по возмущающему воздействию mс).
3.3. Рассчитать и построить переходные характеристики системы DW=f(t) при выбранном значении Кр=Кр.расч. и различных значениях К’ и К” (для входных воздействий Wзад = 1.0 и mс = 1.0.
Выбрать значения К’ = К’расч. и К” = К”расч., при которых переходные процессы имеют затухающий и, по возможности, монотонный (без перерегулирования) характер. Определить время переходного процесса tп и, при необходимости, перерегулирование g и колебательность G.
Значения К” целесообразно принимать в диапазоне
0.5 ТаТр
0< К’’ <-----------------
КаКр
3.4. Рассчитать и построить КЧХ, АЧХ, ФЧХ и ВЧХ системы в замкнутом состоянии, оценить частотные свойства и показатели качества регулирования (tп, g, G). Сравнить полученные значения показателей качества с соответствующими значениями пункта 3.3.
3.5. Определить показатели качества регулирования (tп, G) по расположению нулей и полюсов передаточной функции системы в комплексной плоскости и сравнить их с соответствующими значениями пунктов 3.3 и 3.4.
3.6. Рассчитать и построить область устойчивости системы в плоскости параметров Кр, К’ при К” = К”расч.
Окончательно выбрать значения Кр.расч. и К’расч.
3.7. Определить запас устойчивости системы по модулю и фазе (по Найквисту).
Задание 3
1. Провести исследование системы автоматического регулирования активной мощности ГЭС.
2. Исходные данные.
2.1. Структурная схема
1- регулятор мощности;
2 - серводвигатель;
3 - гидравлическая турбина;
4 - звено, моделирующее изменение частоты вращения эквивалентного гидроагрегата от изменения момента;
5 - звено, моделирующее изменение угла Dd от изменения частоты вращения DW;
6 - звено, моделирующее изменение электрической мощности эквивалентного гидрогенератора от изменения угла Dd;
Рзад - задание по мощности, (о.е.);
Рэ - электрическая мощность эквивалентного гидрогенератора, (о.е.);
G - регулирующее воздействие на входе серводвигателя, (о.е.);
a - степень открытия направляющего аппарата, (о.е.);
m - момент на валу турбины, (о.е.);
W - угловая частота вращения, (о.е.);
d - угол между векторами ЭДС эквивалентного гидрогенератора ГЭС и эквивалентного генератора приемной энергетической системы.
2.2. Передаточные функции элементов структурной схемы
DG(p) Da(р) К’p + 1
W1(р) =-------- = Кр ; DР = DРзад - DРэ; W2(р) =-------- = ---------------;
DP(р) DG(p) Трр
Dm(p) 1 - a0Т0р DW(р) 1
W3(р) =----------- = ------------------- ; W 4(р) =--------------- = --------- ;
Da(р) 1 + 0.5a0Т0р Dm(p) Тар
Dd(р) 1 DРэ
W 5(р) = ----------- = ----------- ; W 6(р) = ----------- = К х + К ‘х P,
DW(p) Тdр Dd(р)
где Кр - коэффициент передачи регулятора мощности;
К’ - коэффициент передачи по скорости изменения мощности;
Тр - постоянная времени регулятора, (с);
a0 - исходная нагрузка эквивалентного гидроагрегата, (о.е.);
Т0 - постоянная времени водовода при номинальной частоте вращения, соответствующая номинальной нагрузке агрегата, (с);
Та - постоянная инерции эквивалентного гидроагрегата, отнесенная к базисной (номинальной) мощности, (с); Тd = 0.00318 с (при wном = 314 рад/с);
К х , К ‘х - коэффициенты передачи эквивалентного гидроагрегата.
2.3. Параметры элементов структурной схемы
| Параметры | Варианты | |||||||||
| 3.1 | 3.2 | 3.3 | 3.4 | 3.5 | 3.6 | 3.7 | 3.8 | 3.9 | 3.10 | |
| Т0,с | 2.0 | 2.0 | 1.0 | 2.0 | 1.0 | 1.0 | 3.0 | 2.0 | 1.0 | 2.0 |
| Та,с | 8.0 | 10 | 8.0 | 5.0 | 10 | 8.0 | 10 | 10 | 8.0 | 12 |
| Тр,с | 5.0 | 4.0 | 4.0 | 7.0 | 5.0 | 5.0 | 5.0 | 7.0 | 5.0 | 5.0 |
| Кх | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 |
| К’х | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
3. Содержание задания.
3.1. Рассчитать и построить переходную характеристику системы DРэ = f(t) для a0 = 1.0 и a0 = 0.1 (холостой ход) при DРзад = 1.0, Кр = Кр,расч. и различных значениях Кр и К’.
Выбрать значение Кр,расч и К’расч., при которых переходный процесс имеет затухающий и, по возможности, монотонный (без перерегулирования) характер.
3.2. Рассчитать и построить КЧХ, АЧХ и ФЧХ системы в замкнутом состоянии, оценить частотные свойства (при a0 = 1.0) и качество регулирования.
3.3. Определить показатели качества регулирования по расположению нулей и полюсов передаточной функции системы в комплексной плоскости.
3.4. Рассчитать и построить область устойчивости системы в плоскости параметров Кр и К’ приa0 = 1.0 и a0 = 0.1.
3.5. Определить запас устойчивости системы по модулю и фазе (по Найквисту).
Задание 4
1. Провести исследование системы автоматического регулирования частоты вращения турбоагрегата (без промежуточного перегрева пара), работающего на выделенную (изолированную) электрическую нагрузку.
2. Исходные данные.
2.1. Структурная схема
1-турбогенератор;
2 - звено, моделирующее регулирующий эффект электрической нагрузки;
3 - паровая турбина;
4 - гидравлический серводвигатель;
5 - регулятор частоты вращения;
W - угловая частота вращения, (о.е.);
Р - потребляемая электрическая мощность (нагрузки), (о.е.);
Рт - механическая мощность на валу турбины, (о.е.);
DРн - изменение мощности, обусловленное регулирующим эффектом нагрузки, (о.е.);
Н - степень открытия регулирующего клапана турбины, (о.е.);
l - регулирующее воздействие на выходе регулятора, (о.е.).
2.2. Передаточные функции элементов структурной схемы
DW(p) 1 DРн(р)
W1(р) =---------------- = ------- ; W2(р) =-------------- = К н ;
DPизб(р) TJP DW(p)
DРт(p) 1 DН(р) 1
W3(р) =------------- = --------------- ; W4(р) =--------------- = --------------- ;
DН(р) Тп р + 1 Dl(p) Тд р + 1
Dl(р)
W5(р) = -------------- = Кр (1 + К`р) ,
DW(p)
где ТJ - постоянная времени механической инерции, (с);
Кн - коэффициент регулирующего эффекта нагрузки;
Тп - постоянная времени паропровода, (с);
Кр, К’- коэффициенты передачи.
2.3. Параметры элементов структурной схемы
| Параметры | Варианты | |||||||||
| 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.4 | 4.5 | 4.6 | 4.7 | 4.8 | 4.9 | 4.10 | |
| ТJ,с | 15 | 15 | 12 | 10 | 15 | 15 | 10 | 12 | 10 | 10 |
| Тп,с | 5.0 | 5.0 | 4.0 | 6.0 | 4.0 | 7.0 | 5.0 | 6.0 | 4.0 | 5.0 |
| Тд,с | 0.5 | 0.4 | 0.6 | 0.4 | 0.4 | 0.5 | 0.5 | 0.6 | 0.4 | 0.6 |
| Кн | 1.5 | 1.0 | 1.2 | 1.0 | 1.2 | 1.0 | 1.2 | 1.5 | 1.0 | 0.8 |
3. Содержание задания.