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

тепловой емкости в канале регулирования скорости будет сказываться лишь в ослаблении коэффициента усиления по контуру регулирования скорости в 0,7 раза.

Действительно,

Учитывая, что собственная частота параллельно работающих ГТГ составляет около 1 Гц, т. е. значительно выше частот, на которых ска­ зывается влияние тепловой емкости ГТГ, можно с достаточной для приближенного расчета точностью действие тепловой емкости учесть в степени неравномерности б, увеличивая ее в 1,4 раза. Тогда

бх = 3,3• 1,4 = 4,6%; б2 = 2,7-1,4 = 3,8%.

Данные исполнительного механизма в канале нагрузки: постоянная времени исполнительного механизма канала по нагрузке составляет Тш — 0,05 с; постоянная сервомотора T s = 0,07 с. Для простоты расчета полагаем эти постоянные одинаковыми и равными средней

вия канала по нагрузке).

Согласно вышеизложенному, передаточная функция по возмущению (111.150) имеет следующий вид:

Определим передаточную функцию по управлению (III. 147). Так как т = 0 , учитывая действие тепловой емкости, получим

В (P) = kослабл = 0,7.

Тогда имеем И7у (р) = ______________0,7-0,2 (0,65р -г 1)________ _

(0,84р + 1)(0,162р2+ 2 -0 ,4 -1 6 р + 1)_(1 4-0,06р)2

Найдя ПФ по управлению и возмущению, синтез корректирующих звеньев, обеспечивающих заданное качество регулирования по АР и проверку устойчивости параллельной работы, проведем по методике, изложенной в § 1 2 .

206

Построение ЛАФХ показано на рис. V.4.

Здесь LB(со) — желаемая ЛАХ по возмущению замкнутой сис­ темы, обеспечивающая 1 0 %-ную точность распределения нагрузки на всем частотном диапазоне;

LBu (со) — ЛАХ по возмущению при комбинированных регуля­ торах скорости, полученная в соответствии с выражением (III. 150);

Рис. V.4. ЛАФХ быстродействующей системы рас­ пределения активных мощностей

Ly (со) — ЛАХ по управлению разомкнутой нескорректированной системы, полученная в соответствии с выражением (III.147);

Ly (со); фу (со) — желаемые просто реализуемые ЛАФХ по управ­ лению разомкнутой системы;

Ly (со) — желаемая ЛАХ по управлению, полученная в соответ­ ствии с выражением (III. 155);

АЛ*; Аф — запасы по амплитуде и фазе в скорректирован­ ной системе;

207

LyX (w) — ЛАХ по управлению, полученная с учетом увеличения коэффициента усиления в дифференциальной схеме включения дат­ чиков активного тока;

LK(со) — амплитудная характеристика корректирующего звена. Поясним образование ЛАХ LyX (со). Действительно, в дифферен­

Для случая параллельной работы ГТГ1 и ГТГ2 этот сомножитель равен 5, поэтому и ЛАХ ЬуХ (со) лежит на 14 дБ выше ЛАХ Ьу (со).

Как видно из рис. V.4, Lyl (со) до частоты со = 4 1/с лежит выше

желаемой Ьу (со) и, следовательно, эта часть характеристики не нуж­ дается в коррекции. Начиная с частоты со = 4 1/с, необходимо ввести коррекцию в виде дифференцирующего звена (1 + 0,25р) — WK(р).

С этого момента Ly (со) совпадает с Ly (со) и, следовательно, во всем частотном диапазоне обеспечиваются желаемые частотные характе­ ристики. Введение дифференцирующего звена одновременно обеспе­ чивает устойчивость замкнутого внутреннего контура_регулирования.

Запас по фазе составляет Асру = 14°, по амплитуде ДАУ = 12 дБ. Таким образом, в данном случае введение одного корректирующего

звена обеспечивает и необходимое качество, и устойчивость регули­ рования. Реализация данной коррекции может быть осуществлена с помощью усилителя, охваченного апериодической обратной связью. Передаточная функция такого усилителя имеет вид интегродифферен-

цирующего звена Wy (р) = 1 ^ TlP . При выборе коэффициента

1"Ь Т2 р

обратной связи Т 2 может быть сделано очень малым, и, следовательно, действие интегрирующей части коррекции переместится из рабочего диапазона в сторону высоких частот. Такая реализация коррекции поз­ воляет осуществлять более сложные законы управления с большим числом производных. Для этого необходимо лишь обеспечивать доста­

208

точно высокий запас по коэффициенту усиления усилителя. Дальней­ шее совершенствование данной замкнутой системы связано с увели­ чением быстродействия сервомотора и механизма канала по нагрузке. Это позволит обеспечить более высокую точность и быстродействие при сохранении устойчивости в системе. Постоянная сервомотора Ts = = 0,07 с, а исполнительного механизма Гм = 0,05 с. Причем, в на­ стоящее время эти постоянные могут быть несколько уменьшены.

§ 22. Расчет устойчивости САРАМ

Произведем расчет устойчивости для судовой электростанции, состоящей из двух газотурбогенераторов с постоянными времени раз-

Г О Н Я Т — 90 Г МИГ) Г Я Ч П Т Л 7 п б п Г Р Т Т А П Я Т П П Г т П Р Т Т Я Т П Р Н Г Р П П П Л т Т Г Я Т Р Л Р Л Л

двухкаскадный быстродействующий МУ без обмоток управления. Постоянной времени такого МУ можно пренебречь. Требуется опре­ делить, будет ли устойчиво работать система и обеспечит ли она тре­ буемую точность распределения активной мощности.

Так как в качестве ГА на электростанции используются инерцион­ ные ГТГ при выполнении условия 6 ТД > Гр. с (в данном случае в 6 —7 раз) и можно пренебречь постоянной времени усилителя Ту, то в качестве исходной ПФ разомкнутой системы распределения ак­ тивных мощностей необходимо использовать ПФ из выражения (III. 169)

Определим неизвестные коэффициенты этой ПФ. Постоянная вре мени серводвигателя СЛ-281 Гсд равна:

0,2-525

0 , 2 1 с,

500-1,4 — 200

где

Характеристическое уравнение замкнутой системы будет

Р (ТСдР+ 1)(^р.сР+ 1) + &др (1— рт) = 0.

Перемножив и сгруппировав члены этого уравнения по степеням р, получим

Т c j р. сР3 + (^сд + Т’р, с) Р2+ (1 — ^Дрт) Р + Рдр = 0.

Определим численное значение коэффициента усиления контура

ка р -

Таким образом, величина коэффициента kAp прямо пропорциональна напряжению, при котором МИО начинает отработку рассогласования, и обратно пропорциональна той точности, которую должна обеспечить система САРАМ.

Подставив числовые значения коэффициентов в характеристи­

Условиями устойчивости по Гурвицу для этого уравнения будут;

1) 1 _ 1 ^ р £ т \ >о, откуда т < 0 ,0 9 3 - ^ - ;

2) 0,31 ^ 1 — -0^ 5 а x j—0,021 ~ др5 а> 0 , откуда т< 0,093 ^ — 0,068.

(V.2)

210