Анализ нелинейных многосвязных систем автоматического управления энергетическими газотурбинными установками методом численного моделирования

• Автор: Денисов, Василий Васильевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 199 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Анализ проблемы проектирования систем автоматического управления энергоустановками
1.1. Актуальность проблемы проектирования систем автоматического управления энергоустановками

1.2. Анализ методов проектирования МСАУ ЭТТУ.

1.3. Цель работы и задачи исследования.

Выводы по главе 1

ГЛАВА 2. Разработка математической модели энергоустановки

как объекта управления.

2.1. Общие подходы к построению математических моделей ЭГТУ

2.2. Математическая модель синхронного генератора
2.3. Математическая модель свободной турбины.
2.4. Математическая модель двухвального газотурбинного двигателя.
2.5. Математическая модель системы газодожимного компрессора.
2.6. Анализ адекватности построенной модели ЭГТУ и выявление
ее характерных особенностей
2.7. Анализ режимов функционирования и требований к МСАУ
Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. Анализ и синтез системы автоматического управления
энергоустановкой.
3.1. Особенности синтеза алгоритмов управления энергоустановкой.
3.2. Анализ устойчивости положения равновесия нелинейных
МСАУЭГТУ.
Выводы по главе 3
ГЛАВА 4. Анализ устойчивости и качества управления МСАУ ЭГТУ.
4.1. Анализ алгоритмов управления ЭГТУ, функционирующей в режиме работа на сеть бесконечно большой мощности
4.2. Синтез и анализ алгоритмов управления ЭГТУ, функционирующей в автономном режиме с измененной системой топливопитания.
4.3. Перспективы использования ЭГТУ
Выводы по главе 4.
Заключение.
ЛИТЕРАТУРА


Дан анализ возможных схем приведения во вращение газодожимного компрессора. Указаны достоинства и недостатки каждого способа. ГТЭ-/) на основании сопоставления экспериментальных и расчетных данных. Приводится классификация режимов работы исследуемой ЭГТУ. На основании анализа требований к МСАУ ЭГТУ предложены структуры многосвязной системы автоматического управления энергетической газотурбинной установкой в зависимости от режима ее функционирования и системы топливопитания. В третьей главе показана идентичность математического описания характеристического уравнения многомерных и многоконтурных систем автоматического управления. Произведена линеаризация нелинейной математической модели ЭГТУ численными методами с применением помощи System Identification Toolbox llilll Matlab. Предложена методика синтеза алгоритмов управления одномерных линеаризованных систем с неминимально-фазовыми звеньями в объекте управления «в малом» из условия устойчивости при помощи Nonlinear control design BlockSet ППП Matlab. Произведен синтез алгоритмов управления ЭГТУ. Предложена методика анализа периодических движений и поиска собственных (резонансных) частот в одномерных и многомерных нелинейных системах автоматического управления, основанная на быстром преобразовании Фурье и гипотезе резонанса. Дано доказательство правомерности предлагаемой методики на основе исследования задачи, имеющей аналитическое решение. На основе разработанной методики проведен анализ линеаризованной САУ ГТД и МСАУ ЭГТУ с типовыми нелинейностями. В четвертой главе приводятся полученные результаты анализа и синтеза алгоритмов управления многосвязной системы автоматического управления энергетической газотурбинной установкой на примере ГТЭ-/. На базе разработанных методик проведен анализ алгоритмов управления энергетической газотурбинной установкой в режиме работы на сеть бесконечно большой мощности. Приводится анализ качества функционирования системы газового топливопитания ГТД, показываются ее недостатки. САУ ГТД. На основании полученных результатов предложена структурная схема гибридной системы топливопитания. Приводится синтез и анализ алгоритмов управления энергетической газотурбинной установкой при работе в автономном режиме с гибридной системой топливопитания. Указываются необходимые свойства системы газового топливопитания. Приводится результаты поиска собственных частот нелинейной МСАУ ЭГТУ в зависимости от мощности, выдаваемой потребителю. Показываются перспективы дальнейшего совершенствования энергетических газотурбинных установок. Автор выражает глубокую благодарность кандидату физико-математических наук Урманчееву С. Ф. за обстоятельные консультации по вопросам моделирования движения газового потока. ГЛАВА 1. В настоящее время наряду с применением газотурбинного двигателя (ГТД) в составе силовых установок летательных аппаратов, их широко используют и в качестве механического привода синхронных генераторов на электростанциях []. При этом рассматриваются различные варианты энергоустановок с использованием авиационных двигателей: стационарные, предназначенные для нужд небольшого города, мощностью . МВт, и мобильные, смонтированные на автомобильном шасси, мощностью до 0 КВт. Последние предназначены для использования в случае чрезвычайных ситуаций, т. В обоих случаях основу энергоустановок составляет газотурбинные двигатели. При этом могут использоваться как специальные двигатели, так и авиационные, отработавшие свой летный ресурс. Комплексное использование двигателей сначала на летательном аппарате, а потом в наземной установке, особенно эффективно, т. В связи с высоким темпом развития авиации количество авиационных двигателей, отработавших свой полетный ресурс, будет возрастать, и поэтому расширение сферы их вторичного применения становится весьма актуальной задачей, тем более, что высокая эффективность ГТД как универсальных тепловых машин раскрывает широкие перспективы их использования в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и в топливно-энергетическом комплексе.