Диссертация (1143719), страница 9
Текст из файла (страница 9)
b } – входные параметры нечёткого аппроксиматора.{A , … , AS } – значение коэффициентов усиления каналов стабилизации иливыходные параметры нечеткого аппроксиматора.Рисунок 4.1 - Функциональная схема адаптивной САУВ на основенечеткого аппроксиматора.Предположим, что объект управления «генератор-линия-ШБМ» и системауправления характеризуется набором или множеством параметров © = c8 … 8 g,где m – общее количество параметров объекта управления и системы управления.Это параметры генератора, величина внешнего индуктивного сопротивления ипараметры системы управления (параметры АРВ).60Общий алгоритм синтеза нечеткого аппроксиматора для определенияпараметров(коэффициентовусиления)каналовстабилизацииАРВСГформулируется следующим образом.Этап 1.
Задать требуемое качество переходных процессов, т.е. определитьпредельные минимально или максимально допустимые значения показателейкачества переходных процессов: максимальное перерегулирование, минимальныйкоэффициент демпфирования, максимальное время переходного процесса и т. д.Этап 2. Определить параметры эквивалентной схемы ЭЭС «генераторлиния-ШБМ», в дальнейшем она будет называться «базовой», на основе которойбудет проводиться синтез нечеткого аппроксиматора. Базовая ЭЭС выбираетсяисходя из поставленной задачи, т.е. аппроксиматор может быть рассчитан наработу с определенной серией генераторов или с определенным типомгенераторов, например, неявнополюсные/явнополюсные.Этап 3. Определить параметры, которые будут использоваться в качествевходных переменных нечеткого аппроксиматора: ª {b … b } – набор входныхпараметров нечеткого аппроксиматора (или множество входных параметров),причем ª ∈ ©, остальные параметры, характеризующие ЭЭС будут называться«базовыми».Выборвходных переменных нечеткогоаппроксиматораобусловлентребованиями, предъявляемыми к системе управления.
Если одним из требованийявляется адаптация САУВ к различным типам генераторов, то в качестве входныхпеременных должны использоваться параметры генератора. Если же необходимосохранить заданное качество переходных процессов при изменении схемнорежимных условий работы генератора, то в качестве входных переменных могутприменяться величина внешнего индуктивного сопротивления или величинанапряжения на ШБМ, величины активной и реактивной мощностей. В общемслучае число входных сигналов нечеткого ядра аппроксиматора может бытьлюбым, но при этом необходимо помнить, что количество правил экспертнойбазыиликоличествоопорныхточекповерхностивыводанечеткогоаппроксиматора экспоненциально зависит от числа входных переменных.61С увеличением количества опорных точек или правил экспертной базыувеличивается точность выходной переменной или ее способность описыватьреальную систему.
Но вместе с этим рост числа правил и параметров функцийпринадлежности при увеличении числа входных переменных является стольстремительным, что в литературе его иногда называют «проклятием размерности»[46]. Если число входных переменных равно « и каждая переменная задаетсяодинаковым числом ¬ нечетких множеств, то количество правил экспертной базыK определяется формулой [46]:K ¬,(4.2)т.е.
количество правил экспертной базы или опорных точек поверхностивывода нечеткого аппроксиматора экспоненциально зависит от числа входныхпеременных.Следовательно,вкачествевходныхсигналовнечеткогоаппроксиматора должны выбираться такие переменные, которые оказываютнаибольшеевлияниенакачествопереходныхпроцессов.Иначеэтапформирования массива опорных точек или экспертной базы будет сопряжен сбольшим количеством итераций при моделировании.Этап 4.
На этом этапе необходимо определить выходные параметрынечеткого аппроксиматора. Выбор будет определятся структурой АРВ, длякоторой производится синтез нечеткого аппроксиматора. В качестве выходныхпараметров могут выступать как коэффициенты усиления каналов стабилизации,так и постоянные времени, например, реальных дифференцирующих звеньев.Этап 5.
На компьютерной модели «базовой» ЭЭС «генератор-линия-ШБМ»методом подбора коэффициентов каналов стабилизации A …AS для каждогонаборавходныхпеременныхнеобходимополучитьтребуемоекачествопереходных процессов (j – количество каналов стабилизации, AS – коэффициентусиления j-ого канала стабилизации). Необходимо отметить, что получениекаждой опорной точки является результатом неоднократного моделирования исубъективной оценки качества переходного процесса.
Вполне возможно, чтотребования к качеству переходного процесса могут быть недостаточными илиизлишне завышенными. Данный этап является наиболее трудоемким и62ответственным, именно он будет в большей степени влиять на точность расчетакоэффициентов каналов стабилизации.Конечным итогом подбора коэффициентов является массив или наборопорных точек поверхности или пространства отображения (вывода) нечеткогоаппроксиматора:® , … ® , , … , S , ® , … ® , , … , S …(®v , … ®v , v , … , Sv ), (4.1)где i-количество входных переменных;n-количество опорных точек;®v – n-ое значение i-ой входной переменной; …Sv - значения коэффициентов усиления каналов стабилизации.Опорные точки, полученные в результате моделирования и оценки качествапереходных процессов, являются правилами, определяющими экспертную базузнаний нечеткого аппроксиматора.Экспертная база формируется следующими выражениями:Правило 1:ЕСЛИ (А = ® ) И (А = ® ) И…И (А = ® ), ТО (A = ;A = …AS = S )...Правило n:ЕСЛИ (А = ®v ) И (А = ®v ) И…И (А = ®v ), ТО (A = v ;A =v …AS = Sv )(4.3)Этап 6.
Здесь необходимо задать тип функций принадлежности входныхпеременных. Поскольку нечеткий аппроксиматор строится на основе моделиСугено 0-ого порядка, то определять тип функций принадлежности выходныхпеременных не требуется. Расчет коэффициентов осуществляется согласноследующему выражению:AS =wx° ∙∑x (4.4)63AS – коэффициент j-ого канала стабилизации;S – заключение i-ого правила (координата опорной точки);d – степень выполнения i-ого правила.Принцип построения аппроксиматора поясним на основе нечеткой модели,имеющей две входных переменных ) и ) и одну выходную - .Предположим, что каждая входная переменная характеризуется четырьмянечеткими множествами:) ∈ {b , b , b@ , b± g) ∈ cb , b , b@ , b± gДля построения, в данном случае, поверхности вывода необходимоаналитически или экспериментальным путем, например, методом компьютерногомоделирования, определить опорные точки поверхности, на основе которых будетсформирована экспертная база правил.
Другими словами, для каждой парызначений входных переменных необходимо определить значение выходнойпеременной:(® , ® , ² ), (® , ® , ² ) … . (®± , ®± , ² ), где® – значение входной переменной ) ;® – значение входной переменной ) ;² – значение выходной переменной .Количество опорных точек поверхности будет определять количествоправил экспертной базы. В нашем случае их 24=16 согласно (4.2). Экспертная базаправил формируется следующим образом.Правило 1: ЕСЛИ () = ® ) И () = ® ) ТО = ² ;...Правило 16: ЕСЛИ () = ®± ) И () = ®± ) ТО = ² .Процесс формирования поверхности вывода для двухвходового нечеткогоаппроксиматора показан на рисунке 4.2.64Рисунок 4.2 - Формирование поверхности вывода двухвходового нечеткогоаппроксиматора.Синтезированный таким образом нечеткий аппроксиматор позволяетосуществлять параметрическую адаптацию АРВ с «жесткой» структурой кизменениюпараметровсхемы«генератор-линия-ШБМ»дляполученияоптимальных переходных процессов.Исторически сложилось так, что в реальных АРВ коэффициенты усиленияпо каналам напряжения и частоты отличаются размерностью.
Канал напряженияимеет размерность:е.в.н.е.н, а канал частоты:е.в.н.Гцилие.в.н.рад/с., в зависимости от того, вкаких единицах заводится частота в АРВ. В отечественных регуляторах эточастота напряжения, в некоторых зарубежных – это частота вращения генератора.Различие в размерностях коэффициентов усиления в каналах регулирования65напряжения и частоты значительно усложняет выбор оптимальных параметровАРВ. Поскольку обе выходные переменные имеют одинаковую приоритетность,то логичнее перейти к одинаковым размерностям, т.е. к относительным единицамизмерения. Помимо этого, упомянутые выше размерности привязывают системууправления к определённому типу генератора, что не позволяет в полной мереосуществить параметрическую адаптацию. Другими словами, для адаптацииСАУВ к различным типам синхронных генераторов необходимо, чтобы входныепеременные были выражены в о.е.
При этом за единицу напряжения обычнопринимают номинальное значение напряжения, а за единицу частоты − 50 Гц или2π·50 рад/с.4.3 Адаптивный «идеализированный» АРВ.4.3.1 Понятие «идеализированный» АРВ.Рассмотрим применение предложенного способа построения адаптивнойСАУВ на примере «идеализированного» АРВ, структура которого представленана рисунке 4.3.Рисунок 4.3 - Структурная схема «идеализированного» АРВ.АРН выполнен пропорциональным с коэффициентом усиления .Входными переменными системного стабилизатора являются скольжение* 0 1 1 и величина избыточной мощности ∆8 = $S979C; ∆7 и ∆: характеризуютсоотношение между коэффициентами усиления каналов стабилизации и канала66регулирования по напряжению. Закон управления возбуждением генератораопределяется следующим выражением: ( 1 + ∆7 ∙ * + ∆: ∙ ∆8) ∙ ∙ – задание по напряжению;.¶(4.4) – напряжение в точке регулирования;* – скольжение;Инерционное звено.¶учитывает амплитудно-фазовые искаженияуправляющего сигнала, обусловленные работой тиристорного преобразователя.Идеализация данной структуры заключается в том, что методы измерения иобработки входных сигналов АРВ не вносят амплитудно-фазовых искажений, т.
е.каналы ОС являются пропорциональными с коэффициентами равными 1. Всевходные переменные АРВ представлены в о.е.4.3.2 Синтез нечеткого аппроксиматора.В качестве «эталонных» процессов, для которых будет определятьсянастройка АРВ, принимаем переходные процессы, представленные на рисунке4.4.Первый переходный процесс обусловлен изменением активной мощностипервичного двигателя на ∆8 = 0,05 – переходный процесс по возмущающемувоздействию.
Второй процесс характеризует реакцию системы на изменениезадания напряжения на ¥ = 0,01- переходный процесс по управляющемувоздействию. Представленные переходные процессы характеризуются нулевымперерегулированием σ=0 и коэффициентом демпфирования ζ→∞, т.е. являютсямонотонными. Если быть точнее, то производные регулируемых переменных, т.е.производная по напряжению и производная по скольжению, за время переходногопроцесса по управляющему воздействию не изменяют свой знак.По мнению автора, получить такие показатели качества переходныхпроцессов на моделях реальных АРВ, рассмотренных в главе 1, не представляетсявозможным из-за несовершенства методов формирования стабилизирующих67сигналов. В первую очередь это относится к каналу стабилизации по отклонениючастоты.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
