Система автоматического регулирования (САР) напряжения для поддержания напряжения на выводах генератора на заданном уровне. Структурная схема САР. Передаточные функции разомкнутой и замкнутой системы. Характеристическое уравнение исходной системы.
Аннотация к работе
Автоматизация охватывает буквально все области техники, включая и военную технику. Автоматизации подвергаются любые сложные вычисления, связанные с решением систем алгебраических дифференциальных и других уравнений при проведении научно-исследовательских работ, а также экономические и другие вычисления при учете и планировании в любом масштабе вплоть до общегосударственного. В наше время трудно представить себе жизнь без электричества: компьютеры, телевизоры, стиральные машины и другая бытовая техника предъявляет повышенные требования к подаваемой электроэнергии, поэтому рассмотрение в данной курсовой работе принципа автоматического регулирования напряжения синхронного генератора является очень актуальным.Рассмотрим следующую функциональную схему: Агрегат в котором происходит процесс, подлежащий регулированию, называется регулируемым объектом. Автоматически действующее устройство, предназначенное для выполнения задачи регулирования, называется автоматическим регулятором. Ток возбуждения генератора Івг зависит от напряжения возбудителя Uв, которое определяется магнитным потоком, создаваемым токами Івв и Ідоб в обмотках возбуждения возбудителя ОВВ1 и ОВВ2. Автоматический регулятор состоит из потенциометра R, к которому подводится вторичное напряжение трансформатора напряжения генератора ТН; измерительного органа ИО, усилителя мощности УМ с выходом постоянного тока и трансформатора с разомкнутым сердечником, вторичное напряжение которого подается на вход усилителя мощности. Измерительный орган выявляет величину и знак отклонения напряжения на его входе от заданного значения и вырабатывает сигнал, пропорциональный величине этого отклонения: Uвых=Ки? (Up-Uo).Звено на структурной схеме условно обозначают в виде прямоугольника с указанием входных и выходных величин, а также передаточной функции внутри него. Входные и выходные величины записываются в виде изображений, если передаточные функции задаются в виде изображений. Если передаточная функция задана в операторной форме или звенья описывают дифференциальными уравнениями, то входные и выходные величины записывают в виде оригинала. Структурная схема нашей системы автоматического регулирования имеет вид: Структурная схема является замкнутой с отрицательной обратной связью. Передаточная функция по задающему воздействию, f=0: Передаточная функция по ошибке ? относительно задающего воздействия (f=0): Передаточная функция по ошибке ? относительно задающего воздействия (U0=0): Передаточная функция по возмущению получилась сложнее, чем передаточная функция по задающему воздействию.Обозначим левую часть характеристического уравнения через D (p) и выделим из него действительную и мнимую части, подставляя вместо p jw. Замкнутая система устойчива в том случае, если характеристический вектор при изменении ? от 0 до ? проходит в положительном направлении столько квадрантов комплексной плоскости, какова степень характеристического уравнения, начиная свое движение от положительной вещественной полуоси, и при этом нигде не обращается в нуль. В нашем случае условие устойчивости не выполняется, следовательно - система не устойчива. Критерий Гурвица позволяет установить, устойчива система или нет, по результатам алгебраических действий над корнями характеристического уравнения. Для определения Ккрит примем b0=1 Ккрит и решим уравнение: 2.3 Определение характеристик САР с учетом запаса по модулю (критерий Найквиста)В инженерной практике широкое применение получил анализ устойчивости системы автоматического регулирования, основанный на применении логарифмических частотных характеристик разомкнутой системы. Это обусловлено прежде всего тем, что построение логарифмических частотных характеристик разомкнутых систем, особенно асимптотических ЛАЧХ, значительно проще, чем построение годографа амплитудно-фазовых характеристик.Показатели качества Задано ПолученоСинтез регулятора методом ЛАЧХ основывается на сопоставлении логарифмической амплитудной характеристики разомкнутой нескорректированной системы и желаемой ЛАЧХ. Проведем синтез регулятора: 1 Строим ЛАЧХ исходной системы с коэффициентом усиления по условиям заданной статической точности. Требования к желаемой ЛАЧХ: низкая частотная часть ЛАЧХ характеризует ошибку системы и сопоставляется с исходной разомкнутой системой на самой низкой частоте; среднечастотная часть определяется основными показателями качества (перерегулированием, запасом устойчивости и т.д.), имеет наклон - 20ДБ и протяженность 0,75 дек и больше; высокочастотная часть мало влияет на характеристики системы и сопрягается со среднечастотной частью таким образом, чтобы получить реализацию наиболее простого корректирующего устройства. Передаточная функция располагаемой системы: Передаточная функция желаемой системы: Желаемую ЛАЧХ получим с помощью корректирующего устройства, включенного в местную обратную связь, которая охватывает усилитель и возбудитель.
План
Содержание
Назначение сар и требования к ней
1. Математическая модель системы
Краткое описание системы. Функциональная схема
1.3 Структурная схема САР. Передаточные функции разомкнутой и замкнутой системы. Характеристическое уравнение исходной системы
2. Анализ системы
2.1 Проверка устойчивости исходной замкнутой системы (критерий Михайлова)
2.2 Определение предельного запаса усиления системы по условиям устойчивости (критерий Гурвица)
2.3 Определение характеристик САР с учетом запаса по модулю (критерий Найквиста)
2.4 Анализ устойчивости по логарифмическим кривым
2.5 Показатели качества исходной системы
3. Коррекция системы
3.1 Синтез корректирующего устройства методом ЛАЧХ
3.2 Выделение областей устойчивости (D - разбиение)
3.3 Настройка параметров САР на заданные показатели качества
Вывод
Литература
Вывод
В данной работе была рассмотрена система автоматического регулирования напряжения синхронного генератора. Была исследована устойчивость системы при заданных параметрах, а также найдена область устойчивости для двух параметров. Кроме того, произведя коррекцию системы, параметры САР были настроены на заданные показатели качества, колебательности, запаса устойчивости. При заданных значениях параметров ошибка находится в пределах допустимого значения 1%, перерегулирование составило 22,87%, время регулирование 1,2954 не превышает заданного 1,5462.
Список литературы
1. Анхимюк В. Л.,, Теория автоматического управления”: [учеб. пособие для электротехн. спец. втузов]. - Мн. Выш. школа, 1979.
2. Конспект лекций по дисциплине,, Теория автоматического управления”.
3. Клюев А.С. "Автоматическое регулирование”, М. 1986.