Диссертация (792817), страница 17

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 17)

График переходного процесса линеаризованной замкнутой АСУТ,полученный в программном пакете Matlab Simulink приведен на рисунке 3.29.Рисунок 3.29 – График переходного процесса линеаризованной замкнутойАСУТ с ПИ-регуляторомВ соответствии с результатами моделирования разработанной АСУТ сПИ-регулятором, приведенными на рисунке 3.29, показатели качества управления имеют следующие значения:– характер переходного процесса – апериодический,– ошибка в установившемся режиме равна 0,– время управления t р  1440с при   5% ,– перерегулирование   8,18% ,–крутизнапереднегоdh(t ) / dt max  3,77 102С  с ,– колебательность равна 0.фронтапереходнойфункциисоставляет1263.3.6 Определение критериев качества процесса управления нелинейнойАСУТ, настроенной на технический оптимумСистема уравнений, характеризующих нелинейную АСУТ, настроеннуюна технический оптимум в соответствии с проведенными в пункте 3.2 исследованиями примет вид:U з  U з  U иу ,maxU рег , при U рег  U рег,U БО   maxmaxU рег , при U рег  U рег . 2 d U рег    k T dU з  U   T dU регзи у и dt 2dtdtGвз  k ИсУ f1 ,T d    156,25G  248,75,вз  dtU  k  .иу иу / TиT(3.75)Полученную систему дифференциальных уравнений (3.75) для АСУТ сПИ-регулятором решим в программном пакете Matlab Simulink методом численного интегрирования Адамса-Башворта-Мултона.Программа для решения полученной системы дифференциальных уравнений АСУТ приведены в приложении Г.На рисунках 3.30 – 3.33 приведены результаты моделирования переходных процессов для нелинейной АСУТ с ПИ-регулятором.На рисунках 3.34 – 3.36 приведены поверхности, которые отражают зависимость критериев качества процессов управления для нелинейной АСУТ сПИ-регулятором при множестве различных начальных условиях, которые полностью определяют динамические качества системы во всем диапазоне рабочих режимов ТАД.Численные значения каждого из критериев качества АСУТ с ПИ-регулятором приведены в приложении В.127а)б)в)г)а)   10 C , б)   20 C , в)   30 C , г)   40 C ;1 – I s*  0,5 , 2 – I s*  0,8 , 3 – I s*  1,0Рисунок 3.30 – Переходные процессы в нелинейной АСУТ с ПИ-регуляторомпри нач  100С128а)б)в)г)а)   10 C , б)   20 C , в)   30 C , г)   40 C ;1 – I s*  0,5 , 2 – I s*  0,8 , 3 – I s*  1,0Рисунок 3.31 – Переходные процессы в нелинейной АСУТ с ПИ-регуляторомпри нач  120С129а)б)в)г)а)   10 C , б)   20 C , в)   30 C , г)   40 C ;1 – I s*  0,5 , 2 – I s*  0,8 , 3 – I s*  1,0Рисунок 3.32 – Переходные процессы в нелинейной АСУТ с ПИ-регуляторомпри нач  140С130а)б)в)г)а)   10 C , б)   20 C , в)   30 C , г)   40 C ;1 – I s*  0,5 , 2 – I s*  0,8 , 3 – I s*  1,0Рисунок 3.33 – Переходные процессы в нелинейной АСУТ с ПИ-регуляторомпри нач  160С131а)б)в)а) время переходного процесса t р , с; б) перерегулирование  , %;в) крутизна переднего фронта dy (t ) / dt , С  сРисунок 3.34 – Зависимости критериев качества нелинейной АСУТс ПИ-регулятором от величины скачка температуры задания kи начальной температуры ТАД y(0) при I s*  0,5132а)б)в)а) время переходного процесса t р , с; б) перерегулирование  , %;в) крутизна переднего фронта dy (t ) / dt , С  сРисунок 3.35 – Зависимости критериев качества нелинейной АСУТс ПИ-регулятором от величины скачка температуры задания kи начальной температуры ТАД y(0) при I s*  0,8133а)б)в)а) время переходного процесса t р , с; б) перерегулирование  , %;в) крутизна переднего фронта dy (t ) / dt , С  сРисунок 3.36 – Зависимости критериев качества нелинейной АСУТс ПИ-регулятором от величины скачка температуры задания kи начальной температуры ТАД y(0) при I s*  1,0134Программа для решения полученной системы дифференциальных уравнений АСУТ приведены в приложении Г.На рисунках 3.30 – 3.33 приведены результаты моделирования переходных процессов для нелинейной АСУТ с ПИ-регулятором.На рисунках 3.34 – 3.36 приведены поверхности, которые отражают зависимость критериев качества процессов управления для нелинейной АСУТ сПИ-регулятором при множестве различных начальных условиях, которые полностью определяют динамические качества системы во всем диапазоне рабочих режимов ТАД.Численные значения каждого из критериев качества АСУТ с ПИ-регулятором приведены в приложении В.В таблице 3.3 приведены сравнительные параметры качества управлениялинеаризованной и нелинейной АСУТ с ПИ-регулятором.

Для нелинейнойАСУТ приведены максимальные значения соответствующих параметров качества.Таблица 3.3Сравнительные параметры качества управления линеаризованной и нелинейной АСУТ с ПИ-регуляторомТип АСУТВремя переходногопроцесса t р , сПеререгулирование,%Крутизна переднегофронта dy (t ) / dt ,С  сЛинеаризованная14408,183,77 102С  сНелинейная3178247,17·102С  сОтносительная разница, %220,7293,490,18Анализ данных приведённых на рисунках 3.30 – 3.36 позволяет сделатьвывод об увеличении перерегулирования и времени управления t р в за-мкнутой АСУТ при использовании ПИ-регулятора с ростом задания на темпе-135ратуру.

С ростом начальной температуры  нач перерегулирование уменьшается, а время управления растет. Чем выше ток нагрузки Is ТАД тем меньшеперерегулирование и выше время управления.Выводы1. На базе синтезированных дифференциальных уравнений и передаточных функций элементов АСУТ ТАД разработаны математические модели нелинейной и линеаризованной САУ, которые обеспечивают требуемые показатели качества управления переходных процессов и позволяют плавно управлять температурой объекта управления в диапазоне 20…180 °С.2.

Преобразователь частоты, асинхронный двигатель и вентилятор охлаждения при разработке АСУТ, представлены усилительными звеньями с постоянными коэффициентами усилениями в связи с большой инерционностьюобъекта управления.3. Разработаны два варианта регулятора температуры. В первом вариантеприменены два изодромных звена, что обеспечивает астатизм второго порядкаи регулятора в цепи обратной связи для коррекции динамических свойствАСУТ. Во втором варианте использован ПИ-регулятор, обеспечивающийнастройку системы на технический оптимум.4. Разработанная математическая модель нелинейной АСУТ ТАД учитывает ограничение максимальной частоты вращения вала исполнительногоустройства (вентилятора охлаждения) и нелинейную зависимость коэффициента усиления ТАД как объекта управления температурой от расхода охлаждающего воздуха и тока статора ТАД.5. При применении как комбинированного регулятора так и использовании ПИ-регулятора перерегулирование  и время управления t р в замкнутойАСУТ увеличивается с ростом задания на температуру.

С ростом начальнойтемпературы  нач перерегулирование уменьшается, а время управления растет.С увеличением тока нагрузки Is ТАД уменьшается перерегулирование и возрастает время управления.1366. Критерии качества процессов управления АСУТ ТАД с комбинированным регулятором в меньшей степени зависят от режимов работы АСУТ чемкритерии качества процессов управления АСУТ с ПИ-регулятором. Поэтомурекомендуется при синтезе АСУТ использовать комбинированный регулятор,состоящий из двух последовательно включенных изодромных звеньев и звеньев обратной связи.1374Экспериментальные исследования электропривода вентилятора спреобразователем частоты как исполнительного устройства и системы охлаждения тягового асинхронного двигателя4.1 Обоснование и структура физической модели тягового приводаС целью подтверждения достоверности результатов моделирования теплового состояния ТАД, полученных во втором разделе диссертации, и синтезированной АСУТ ТАД с ПИ-регулятором была поставлена задача по разработке стенда для физического моделирования исследуемых процессов.Полноразмерные стенды ТАД требуют значительных затрат на их реализацию.

При этом математические модели, основанные на базе этих стендов,зачастую не позволяют выполнить полный комплекс исследований, связанныйс объединенными проблемами динамики и устойчивости тепловой, электрической и механической систем [6, 8]. Поэтому значительный объем работ целесообразно осуществлять на физических моделях таких систем, которые могутбыть в разы дешевле при изготовлении чем полноразмерные стенды. Наиболеезначимо это в тех случаях, когда исследования сопровождаются значительнымколичеством экспериментов, связанных с серьезным и дорогостоящим изменением натурного стенда для испытаний.В результате для экспериментального исследования тепловых режимовТАД с дальнейшей разработкой АСУТ его обмоток был принят метод физического моделирования.Теория подобия и основанное на ней моделирование не могут с абсолютной полнотой воспроизводить все стороны и детали изучаемых явлений.

Различают три способа моделирования [32]: полное, неполное и приближенное.При полном моделировании и соответственно подобии все основные процессы, характеризующие изучаемые явления, подобно изменяются и во времени и в пространстве. При неполном моделировании протекание всех основных процессов в модели подобно только частично (или только во времени, илитолько в пространстве).138Приближенное моделирование характеризуется тем, что некоторые факторы, заведомо влияющие, но не оказывающие решающего значения на протекание процесса, моделируются приближенно или совсем не моделируются.Поэтому между некоторыми параметрами модели или некоторыми характеристиками ее режимов работы не существует соотношений подобия.

Характеристики

Список файлов диссертации