Адаптивная система автоматического управления частотой вращения ротора гидроагрегата с поворотно-лопастной гидротурбиной

• Автор: Силаев, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Волгоград
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание:

Глава 1 Анализ систем управления гидроагрегатом с поворотно-лопастной гидротурбиной

1.1 Поворотно-лопастная гидротурбина, как объект управления

1.1.1 Описание работы направляющего аппарата

1.1.2 Описание процессов, протекающих в рабочем колесе

1.1.3 Оптимальный режим работы поворотно-лопастной гидротурбины

1.1.4 Основное энергетическое уравнение гидротурбины

1.2 Анализ существующих систем управления частотой вращения ротора гидроагрегата с поворотно-лопастной гидротурбиной

1.2.1. Структурная схема системы управления гидроагрегатом

1.2.1.1 Задатчик частоты вращения в системе управления

1.2.1.2 ПИД-регулятор частоты вращения в системе управления34

1.2.1.3 Комбинатор
1.2.1.4 Приводы лопаток направляющего аппарата и лопастей рабочего колеса в системе управления
1.2.2 Результаты анализа системы управления на Волжской ГЭС
1.3 Анализ адаптивных систем управления в пространстве состояний
1.3.1 Структурная схема и принципы проектирования адаптивной системы управления
1.3.2 Математическая модель системы в пространстве состояний
1.4 Предполагаемые результаты применения адаптивной системы автоматического управления частотой вращения ротора гидроагрегата
Глава 2 Обучаемая математическая модель в пространстве состояний динамики
гидроагрегата с поворотно-лопастной гидротурбиной при пуске
2.1 Разработка модели динамики гидроагрегата
2.1.1 Уравнение момента сил сопротивления гидроагрегата

2.1.2 Уравнение момента движущих сил гидроагрегата
2.1.3 Линеаризованная модель динамики гидроагрегата
2.2 Математическая модель адаптивного ПИ-регулятора
2.3 Обучаемая математическая модель в пространстве состояний динамики гидроагрегата с поворотно-лопастной гидротурбиной
2.4 Выводы по второй главе
Глава 3 Алгоритмы идентификации параметров модели гидроагрегата и алгоритм формирования управляющих воздействий для адаптивной системы автоматического управления
3.1 Алгоритм идентификации параметров модели гидроагрегата
3.2 Алгоритм формирования управляющих воздействий для адаптивной системы автоматического управления частотой вращения ротора гидроагрегата
3.2.1 Определение требуемой траектории изменения частоты вращения
3.2.2 Задание требуемой траектории изменения угла разворота лопастей рабочего колеса
3.2.3 Функционал обобщённой работы для адаптивной системы автоматического управления частотой вращения ротора гидроагрегата
3.2.4 Алгоритм оптимальной настройки параметров ПИ-регулятора
3.3 Выводы по применению алгоритма идентификации параметров модели гидроагрегата и алгоритма формирования управляющих воздействий
Глава 4 Результаты экспериментального исследования испытательной модели адаптивной системы автоматического управления частотой вращения ротора гидроагрегата с поворотно-лопастной гидротурбиной
4.1 Описание испытательной модели адаптивной системы автоматического управления частотой вращения
4.2 Проведение эксперимента

4.3 Анализ эффективности испытательной модели по степени открытия направляющего аппарата
4.4 Анализ эффективности испытательной модели по изменению угла разворота лопастей рабочего колеса
4.5 Анализ эффективности испытательной модели по формированию частоты вращения ротора гидроагрегата
4.6 Результаты моделирования испытательной модели адаптивной системы автоматического управления частотой вращения
Заключение
Список используемых источников

Мдв(І) - момент движущих сил в момент времени (і);
Мс(Ч) — момент сил сопротивления в момент времени (і).
Для решения задачи на ЭВМ уравнение (2.1) записывают в дискретном
виде:
где Лпк = пк - пк_, — приращение частоты вращения ротора гидроагрегата в дискретный момент времени к;
Аї - приращение времени;
к — дискретный номер момента квантования времени;
Мдвк - момент движущих сил в момент времени к;
Мск - момент сил сопротивления в момент времени к.
Таким образом, для определения частоты вращения, необходимо определить момент сил сопротивления и момент движущих сил.
2.1.1 Уравнение момента сил сопротивления гидроагрегата
Момент сил сопротивления находят из нелинейной зависимости сил сопротивления от частоты вращения ротора гидроагрегата в режиме останова, когда момент движущих сил равен нулю, т.е. на гидроагрегат не действуют никакие внешние силы. Уравнение (2.2) преобразуют к следующему виду:
Таким образом, момент сил сопротивления представляет собой функцию, зависящую от частоты вращения ротора гидроагрегата. С другой стороны, момент сил сопротивления представляется в виде степенного ряда, который описывает зависимость момента сил сопротивления от частоты вращения:
1 = Мдвк - Мск,

(2.2)
]■==*

(2.3)

(2.4)