Файл: Болотин, Б. И. Инженерные методы расчетов устойчивости судовых автоматизированных электростанций.pdf

Имея ПФ по возмущению и-управлению, возможно проводить син­ тез закона управления, обеспечивающего требуемую динамику рас­ пределения активных мощностей.

Наиболее просто предварительный синтез закона в линейном плане производить методом логарифмических амплитудно-фазовых характе­ ристик (ЛАФХ).

При замыкании объекта с помощью системы регулирования по АР

Очевидно, что амплитуда Г в. 3 (р) не должна превышать заданного значения WB (р). Для обеспечения заданного ослабления возмущений

Прологарифмировав это выражение, можно записать в децибелах

Таким образом, с помощью логарифмических характеристик пу­ тем вычитания из известной функции по возмущению Г в (/со) желае­

мой функции по возмущению WB(/со), выражающей требуемое ослаб­ ление возмущения, может быть получен желаемый вид функции по

управлению Wy (/со).

Определив Wy (/со), легко найти передаточную функцию коррек­ ции Г к (/со) из следующего выражения:02

20 log| Г к (/со) | = 20 log| Г у (/со) |— 20 log | Г у (/со) |. (III. 156)

153

Следует отметить, что желаемый вид ПФ Wy (/со), позволяющий получить заданное ослабление возмущений, может обусловить не­ устойчивость параллельной работы ГА. Поэтому задача достижения заданного значения АР в динамике сводится попутно к задаче обеспе­ чения устойчивости замкнутого через САРАМ контура.

Рассмотрим теперь системы распределения активных мощностей, воздействующие на уставку регулятора скорости (так называемые слабые системы). Структурная схема такой системы представлена на рис. III.26. Как видно из рисунка, воздействие на уставку регулятора осуществляется через серводвигатель, который, вращаясь в ту или

Рис. III.26. Структурная схема САРАМ иСАРЧ, воздействующих

на уставки PC

иную сторону, сжимает или распускает главную пружину регулятора, изменяя тем самымчастоту вращения первичного двигателя. Как известно серводвигатель является интегратором. Наличие в структуре интегратора делает систему астатической. Так как скорость изменения частоты вращения первичного двигателя при управлении через МИО низка и в соответствии с требованиями сущест­ вующих нормативных документов не должна превышать 0,7 ± 0,2%/с, то интегратор имеет низкую скорость интегрирования.

Вследствие этого быстродействие таких систем незначительно, а частота среза их на порядок и более ниже частоты свободных коле­ баний параллельно работающих генераторов (под частотой среза по­ нимается частота, до которой входной сигнал усиливается системой). В связи с этим система САРАМ не реагирует на относительно высоко­ частотные колебания электромеханического контура и является для них фильтром, что позволяет в свою очередь существенно упростить

154

ПФ электромеханического контура из-за неучета колебательного и дифференцирующего звеньев, обладающих высокими частотами соп­ ряжения.

Определим ПФ разомкнутой системы при управлении через МИО (например, второго ГА):

Определим вначале упрощенную ПФ электромеханического кон­ тура 1УЭМ(р). Учитывая, что второй сомножитель выражения (III. 147)

Wy. n. n2(P) = Wv2(P) W2(P).

Так как управление производится через канал регулирования ча­ стоты вращения по отклонению, то необходимо учитывать инерцион­ ность этого канала более точно (в отличие от предыдущего случая, когда управление производилось через канал регулирования частоты вращения по возмущению, что дало возможность представить № ф 2 (р) безынерционным звеном).

Таким образом, будем считать, что в этом случае

где Гр — постоянная времени канала регулирования по отклонению. Тогда

155

Откуда

состоит из датчиков активного тока, усилителя и серводвигателя с ре­ дуктором, воздействующего на главную пружину регулятора скоро­

^д.а.т(Р)=*д.в.т.

где &д. а. т — коэффициент усиления датчиков. ПФ

Рис. III.27. Темп изменения частоты враще- усилителя

ния ГТГ

Wy (p)-

Тур -у 1

где ky, Ту — коэффициент усиления и постоянная времени усилителя. ПФ серводвигателя с редуктором в случае, если в качестве выход­ ного сигнала от серводвигателя используется угол поворота его ро­

тора

^сд&ред

^сд(Р)

Р (ТсцР + 1)

где /гсд и &ред — коэффициенты усиления серводвигателя и редуктора; Гсд — постоянная времени серводвигателя.

Выходная координата исполнительного механизма связана с ко­ ординатой уставки по частоте вращения через нелинейность типа люфт.

Наличие люфта в системе приводит к запаздыванию в отработке сигнала рассогласования. Поэтому при расчете системы САРАМ вме­ сто люфта введем запаздывание т, значение которого будет зависеть от ширины зоны люфта и от темпа изменения частоты вращения (т. е. скорости перемещения статической характеристики). Как пра­ вило, запаздывание т определяется экспериментально осциллографированием темпа изменения частоты вращения агрегата. На рис. III.27

156

приведена примерная осциллограмма темпа изменения частоты вра­ щения газотурбогенератора при воздействии на механизм измет нения частоты вращения УТ-3 постоянным напряжением. Как видно из осциллограммы, время запаздывания достаточно велико и состав­ ляет более двух секунд. Заметим, что в существующих МИО запазды­ вание колеблется в пределах от 0,3 до 3 и более секунд.

Таким образом, ПФ системы распределения активных мощностей имеет следующий вид:

Произведение коэффициента кСАк р(,д/гпя характеризуется темпом изменения частоты вращения первичного двигателя при управлении через МИО — S % /с при приложении к серводвигателю номиналь­ ного напряжения (т. е. скоростью изменения частоты вращения пер­ вичного двигателя (в %) при номинальной частоте вращения серво­ двигателя, которую он имеет при включении его на номинальное на­ пряжение).

Как уже указывалось, величину темпа изменения частоты враще­ ния наиболее удобно и точно определять экспериментально путем осциллографирования изменения частоты вращения первичного дви­ гателя во времени (см. рис. III.27).

В соответствии с рис. III.26

тогда

в зависимости от требующейся точности отработки системы. Действи­ тельно, из-за сухого трения в МИО серводвигатель начнет вращаться и отрабатывать рассогласования АР только после того, как напряже­ ние, подаваемое на него от усилителя, превысит напряжение трогания серводвигателя итр.

Таким образом, для того чтобы получить необходимую точность распределения ДР0 при наличии в системе сухого трения, надо, чтобы

157

Подставив значение произведений коэффициентов усиления из

Обозначим

“тр

■а.

wy ном

Тогда

иТр— ^Ином.

Подставив значение -итр в выражение (III. 165), получим оконча­ тельно

Выражение (III. 166) связывает точность отработки системы САРАМ с необходимым коэффициентом усиления системы, обеспечивающим эту точность при определенном значении момента трогания серводви­

158