Моделювання пристроїв САК об’єкта керування

2.2.  Моделювання пристроїв САК об’єкта керування

Електропередача дизель-потягу має автономну систему автоматичного керування, яка здійснює спільну роботу з дизелем та забезпечує керування тяговими асинхронними двигунами для реалізації тягових характеристик у всьому діапазоні швидкостей та навантажень. У електропередачі, що досліджується, використовується САК, яка забезпечує формування амплітудного значення напруги живлення та частоти тягових асинхронних двигунів. В електропередачі дизель-потягу САК виконана двоконтурною. Перший контур здійснює регулювання збудження тягового генератора та задає величину напруги, яка підводиться до двигунів. Він забезпечує стабілізацію струму асинхронних двигунів при пуску та регулювання струму та напруги генератора в зоні дії обмеження по напрузі дизеля. Другий контур регулювання є підлеглим по відношенню до першого, він здійснює регулювання частоти живлення тягових двигунів.

Для розробки моделей пристроїв САК використані структурна схема системи керування та функціональні схеми каналів регулювання окремих компонентів енергетичної системи дизель-потягу.

Структурна схема системи управління електропередачі дизель-потягу приведена на рис. 2.5.

При дослідженні САК об’єкта керування практичний інтерес являють математичні моделі регуляторів тягового генератора та електропривода з метою формування керуючих впливів по каналу напруги та частоти [26].

Рис. 2.5. Структурна схема системи керування електропередачі дизель-потягу.

До першого контуру САК електропередачі відноситься регулятор тягового генератора (РТГ), який призначений для формування сигналу керуючого впливу по збудженню тягового генератора U_УГ . В якості вхідних сигналів для РТГ використовуються напруга, пропорційна частоті тягового генератора U_fГ; напруга обмотки збудження U_В; струм мостів випрямлювачів I_ОТ; напруга задавання U_ЗГТ; активні струми I_d1, I_d2 кожного ТАД; напруга генератора U_Г.

Формування сигналу U_УГ з урахуванням забезпечення динамічних показників системи здійснюється шляхом включення у контур регулювання пристроїв, які функціонують згідно до певних алгоритмів, що реалізують відповідні закони управління, такі як пропорційний, інтегральний, пропорційно-інтегральний або більш складні, якщо не можна досягти заданих показників якості шляхом застосування одного з названих алгоритмів.

У САК електропередачі дизель-потягу для формування сигналу керуючого впливу по збудженню тягового генератора U_УГ, як один з можливих варіантів, може бути використаний пропорційно-інтегральний закон управління. Математична модель регулятора збудження може бути представлена у вигляді:

, (2.6)

, (2.7)

, (2.8)

U_ЗГ = U_ЗГ2 – U_УВ = K₉ + K₇U_fГ – U_УВ, (2.9)

U_fГ = f_Г , (2.10)

U_ЗВ = K₈U_fГ + , (2.11)

U_УВ = K₆(U_ЗВ+ U_В), (2.12)

U_В = U_ВГ ,  (2.13)

де K₁ – K₁₀ – коефіцієнти підсилення;

Т₁ – Т₅ – постійні часу інтегрування;

р – оператор Лапласа;

U_ЗГ2 – сигнал керування, що здійснює обмеження максимальної напруги тягового генератора.

Значення U_ЗГ1 формується з використанням блоку задавання інтенсивності, що забезпечує темп наростання відповідного сигналу в перехідному режимі. Величина T₃ визначається з умови:

T₃ = T₃₁ при U_ЗГ1 £ U_ЗГ;

T₃ = T₃₂ при U_ЗГ1 > U_ЗГ,

де Т₃₁, Т₃₂ – постійні часу інтегрування, що визначаються в процесі досліджень.

За допомогою сигналу управління U_УВ здійснюється обмеження максимального значення напруги збудження тягового генератора.

Коефіцієнти передач К₂, К₃ та постійні часу Т₂, Т₃ визначаються в процесі досліджень. При цьому значення постійної часу Т₃ (блок задавання інтенсивності), як правило, має різні значення при «накиданні» та « скиданні» сигналу U_ЗГ, який на нього поступає.

З метою визначення структури та параметрів регулятора вихідної напруги інверторів електроприводу, його модель може бути представлена сукупністю моделей каналу струму I_g та каналу потужності Р_Г.

Ці канали призначені для формування сигналу керуючого впливу U_УШ по вихідній напрузі інверторів.

Математична модель регулятору вихідної напруги інверторів електроприводу каналу струму I_g в режимі без урахування процесів буксування може бути представлена у вигляді:

 = , (2.14)

(2.15)

 = KI_g, (2.16)

=, (2.17)

U_G =, (2.18)

I_YG =K₈U_G, (2.19)

= I_YG, (2.20)

де К_i (i = 1, 10) – коефіцієнти підсилення;

Т_j (j = 1, 4) – постійні часу (Т₁ –постійна часу блоку задавання інтенсивності);

 – вихідний сигнал низькочастотного фільтру, що встановлюється на виході ПІ-регулятора;

KI_g– вихідний сигнал ПІ-регулятора каналу струму;

 – сигнал, пропорційний струму навантаження ТАД;

I_YG – вхідний сигнал формувача зворотного зв’язку по каналу струму;

U_G – сигнал, який відповідає ефективному значенню напруги живлення ТАД.

Співвідношення (2.15) описує модель регулятора каналу обмежувача струму (канал I_g), використовуючи при цьому пропорційно-інтегральний закон керування. При проведенні досліджень не виключається використання також інших законів керування.

Формування сигналу задавання U_ЗТ здійснюється на основі використання сигналу, пропорційного номеру позиції контролеру машиніста, з встановленням певного темпу його наростання.

Математична модель регулятора вихідної напруги інверторів електроприводу каналу потужності P_Г у режимі тяги може бути представлена у вигляді:

 = K₂W(p), (2.21)

W(p) = , (2.22)

 = , (2.23)

I_УМ = , (2.24)

 = I_УМU_УГ, (2.25)

де К_i (i = 2, 6) – коефіцієнти підсилення;

Т_j (j = 1, 2) – постійні часу(Т₁ –постійна часу блока задавання інтенсивності);

U_УШ – сигнал керуючого впливу по вихідній напрузі інверторів;

 – вихідний сигнал регулятора каналу потужності;

 – сигнал, пропорційний вживаній потужності ТАД;

U_УГ – сигнал , пропорційний напрузі генератора;

I_УМ – вхідний сигнал формувача зворотного зв’язку по каналу потужності;

b₁, b₂ – постійні коефіцієнти;

Т – постійна часу блока задавання інтенсивності.

Формування сигналу задавання U_ЗМ здійснюється на основі використання сигналу, пропорційного номеру позиції контролеру машиніста, з установленням визначеного темпу його наростання.

На основі розробленої моделі уточнена структура САК каналу обмеження струму, визначені значення параметрів регулятора вихідної напруги з урахуванням забезпечення вимог до якісних показників перехідного процесу (величини перерегулювання, часу регулювання, числа коливань) [2-106]. Результати досліджень регулятора вихідної напруги (канал обмеження струму) при різних коефіцієнтах підсилення К₄ приведені на рис. 2.7, де процеси 1-5 (криві перехідних процесів струму навантаження ТАД) відповідають коефіцієнтам підсилення К₄, відповідно: 0.2; 0.3; 0.4; 0.5; 0.6.

Рис. 2.6. Структурна схема моделі регулятора вихідної напруги.

Рис. 2.7. Результати моделювання з різними коефіцієнтами підсилення К₄.

Рис. 2.8. Результати роботи ланки корекції.

На рис. 2.8 приведені результати моделювання (криві перехідних процесів струми навантаження ТАД) скоректованої системи регулювання, що забезпечує виконання необхідних вимог до якісних показників перехідного процесу регулятора вихідної напруги інверторів. Крива 1 – перехідний процес струму навантаження ТАД без урахування корекції; крива 2 – з урахуванням корекції.

Похожие работы

Системи підтримки прийняття рішень в економіці

Скачать

76071

1

6

... інші території. На додаток до цього моделі прогнозування в СППР та основані на реальних знаннях системи часто використовуються як настільні, розраховані на одного користувача системи. Системи підтримки прийняття рішень набули широкого застосування в економіках передових країн світу, причому їхня кількість постійно зростає. На рівні стратегічного управління використовується ряд СППР, зокрема для ...

Прогнозування розвитку динаміки України як господарської системи

Скачать

57417

2

12

... періоді. Цей прогноз після Кабінету Міністрів України його головних показників є орієнтиром для підготовки пропозицій про визначення економічної політики на середньостроковий період. 3. ПРОГНОЗУВАННЯ РОЗВИТКУ ДИНАМІКИ УКРАЇНИ ЯК ГОСПОДАРСЬКОЇ СИСТЕМИ Порядок виконання роботи: а) Введення вихідних даних і одержання похідних рядів. Ввів в таблицю часові ряди, що відповідають вихідним даним ...

Дослідження надійності твердосплавних пластин для токарних різців з надтвердих матеріалів

Скачать

33705

0

0

... різця й шорсткості обробленої поверхні; - розробити методику оцінки й визначити ймовірність руйнування різців, які оснащені круглими алмазно-твердосплавними пластинами. Об'єкт досліджень – процес чистового та напівчистового точіння силумінів різцями, які оснащені АТП. Предмет досліджень – надійність інструментів з алмазних композиційних НТМ на прикладі АТП, реєстрація та аналіз сигналів АЕ. ...

Інформаційна система "Облік мобільних терміналів"

Скачать

67019

4

10

... , хоча воно й може змінюватися при зміні інформації, що зберігається в базі даних. 2.4 Опис програми, форм, звітів Файлом, що запускає інформаційну систему «Облік мобільних терміналів» є здійсненний файл PR.EXE. Розглянемо дії користувача при роботі з системою. Оператор системи обліку і аналізу розрахунків з постачальниками (менеджер) запускає програму на виконання (виконувальний файл PR.exe ...