Разработка динамической модели параллельной работы электродвигателей в системах стабилизации, не связанных жестко с общей нагрузкой

• Автор: Сухецкий, Александр Петрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 121 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

1. ОСОБЕННОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ОБЩУЮ НАГРУЗКУ

1Л. Структурное построение систем с параллельно работающими на общую нагрузку

двигателями
1.2. Параллельная работа двигателей на общую нагрузку в следящих системах (приводах)

1.3. Работа двигателей в составе параллельно работающих систем стабилизации, не

связанных жестко с нагрузкой

1.4. Параллельная работа двигателей, не связанных жестко с нагрузкой, в составе одной системы стабилизации
1.5. Учет нелинейных свойств двигателей, не связанных жестко с нагрузкой при анализе динамики систем стабилизации
1.6. Выводы
2. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И СИСТЕМ, НЕ СВЯЗАННЫХ ЖЕСТКО С ОБЩЕЙ НАГРУЗКОЙ, КАК ЕДИНОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ БОЛЕЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ
2.1. Особенности математического описания параллельной работы динамических объектов и систем, не связанных жестко с общей нагрузкой в окрестности рабочего режима
2.2. Динамика параллельной работы двух инерционных объектов, не связанных жестко с общей нагрузкой
2.3. Динамика параллельной работы п инерционных объектов, не связанных жестко с общей нагрузкой
2.4. Устойчивость и динамика параллельной работы п инерционных объектов с неидентичными параметрами, не связанных жестко с общей нагрузкой
2.5. Выводы
3. УЧЕТ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ПРИМЕРЕ ЭГПА В СОСТАВЕ КС

3.1. ЭГПА: их принцип действия, разновидности и использование в составе КС
3.2. Разработка динамической модели ЭГПА для поиска и отработки оптимальных алгоритмов управления процессом перекачки газа
3.2.1. Основные статические зависимости, описывающие работу ЭГПА в стационарном режиме
3.2.2. Оценка инерционных свойств ГПА в момент подключения его к общей нагрузке
3.2.3. Основные принципы, закладываемые в структуру динамической модели ЭГПА и
их реализация
3.2.4. Тестовые проверки
3.3. Моделирование работы двух неуправляемых ЭГПА на общую трубу
3.4. Выводы
4. ДИНАМИКА ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ УПРАВЛЯЕМЫХ ЭГПА ПРИ СТАБИЛИЗАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ (ПАРАМЕТРОВ) ЭГПА В СОСТАВЕ КЦ

4.1. Традиционная методика синтеза регулятора для системы стабилизации с инерционным исполнительным элементом при использовании ЛАЧХ разомкнутой системы
4.2. Разработка методики синтеза единого регулятора для системы стабилизации с параллельно работающими исполнительными элементами

4.2.1. Система с двумя исполнительными элементами
4.2.2. Система с числом исполнительных элементов более двух
4.3. Синтез цехового регулятора параллельно работающих ЭГПА для стабилизации выходных параметров газа
4.3.1. Оценка частотных свойств ЭГПА для разных выходных стабилизируемых
параметров
4.3.2. Стабилизация выходного давления
4.3.3. Стабилизация степени сжатия
4.3.4. Стабилизация приведенного объемного расхода через ЭГПА
4.4. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы:
Объекты и системы автоматического управления, работающие на общую нагрузку и не имеющие жесткой механической связи с ней, находят широкое распространение на практике. Сюда можно отнести работу силовых приводов синхронных генераторов, включенных на общую нагрузку; работу газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на общий трубопровод и т.д. Важной особенностью рассматриваемых объектов и систем является их относительно невысокая инерционность. Как в электроэнергетике, так и в газотранспортных системах (на фоне относительно медленного изменения температуры транспортируемого газа) переходные процессы в двигателях, связанные с изменением общей нагрузки, с достаточной степенью точности могут быть представлены в виде решений дифференциальных уравнений первого порядка с постоянными коэффициентами [8-11,29]. Такое описание объектов, когда они в динамике ведут себя как апериодические звенья первого порядка, обычно получается путем целенаправленного синтеза управляющей части приводов, которые сами собой представляют замкнутые структуры. При этом динамика приводных двигателей в них описывается гораздо более сложными зависимостями [10], чем дифференциальное уравнение первого порядка. Настройка приводов под апериодический характер переходных процессов является общепринятой и представляется естественной.
Как правило, организация управления параллельной работой подобных однотипных устройств не вызывает затруднений. Однако в настоящее время начинают выдвигаться новые, дополнительные требования к качеству управления параллельной работой динамических объектов и систем на общую нагрузку. Так, например, быстродействие ГПА компрессорных цехов на газопроводах оказывается недостаточным при резких скачках давления газа в трубопроводе, что приводит к необходимости байпассирования, что, в свою очередь, приводит к

2. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И СИСТЕМ, НЕ СВЯЗАННЫХ ЖЕСТКО С ОБЩЕЙ НАГРУЗКОЙ, КАК ЕДИНОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ БОЛЕЕ ВЫСОКОГО
УРОВНЯ
2.1. Особенности математического описания параллельной работы динамических объектов и систем, не связанных жестко с общей нагрузкой в окрестности рабочего режима
Как было отмечено в предыдущем разделе, параллельно работающие динамические объекты и системы, не связанные жесткими механическими связями с общей нагрузкой, представляют собой единый динамический объект управления в составе системы более высокого уровня. Как правило, это система стабилизации частоты вращения приводных двигателей, поддерживающая какой-либо параметр на выходе системы в заданных пределах. Регулятор такой системы вырабатывает при этом единую уставку для исполнительных двигателей. В отличие от угловых СС работа двигателей в окрестности заданной скорости в системах стабилизации достаточно хорошо описывается линейными дифференциальными уравнениями с постоянными коэффициентами [87]. Учитывать нелинейный характер статических зависимостей приводных двигателей необходимо только при значительных и быстрых изменениях уставки.
Анализируемый сложный объект в виде параллельно работающих на общую нагрузку динамических объектов или систем может быть отнесен к одному из видов многосвязных систем с внутренними перекрестными связями, обусловленными наличием общей нагрузки. Существующие методы исследования многосвязных систем [11] позволяют проводить аналитически исследования получаемых структур с целью выявления их особенностей.
В данном разделе:
- предлагается математическая модель произвольного числа параллельно работающих на общую нагрузку динамических объектов;