Учебное пособие: Теория автоматического управления

3. Содержание задания.

3.1. Рассчитать и построить переходную характеристику системы DРэ = f(t) для a0 = 1.0 и a0 = 0.1 (холостой ход) при DРзад = 1.0, Кр = Кр,расч. и различных значениях Кр и К’.

Выбрать значение Кр,расч и К’расч., при которых переходный процесс имеет затухающий и, по возможности, монотонный (без перерегулирования) характер.

3.2. Рассчитать и построить КЧХ, АЧХ и ФЧХ системы в замкнутом состоянии, оценить частотные свойства (при a0 = 1.0) и качество регулирования.

3.3. Определить показатели качества регулирования по расположению нулей и полюсов передаточной функции системы в комплексной плоскости.

3.4. Рассчитать и построить область устойчивости системы в плоскости параметров Кр и К’ при a0 = 1.0 и a0 = 0.1.

3.5. Определить запас устойчивости системы по модулю и фазе (по Найквисту).

Задание 4

 1. Провести исследование системы автоматического регулирования частоты вращения турбоагрегата (без промежуточного перегрева пара), работающего на выделенную (изолированную) электрическую нагрузку.

 2. Исходные данные.

 2.1. Структурная схема

1-турбогенератор;

2 - звено, моделирующее регулирующий эффект электрической нагрузки;

3 - паровая турбина;

4 - гидравлический серводвигатель;

5 - регулятор частоты вращения;

W - угловая частота вращения, (о.е.);

Р - потребляемая электрическая мощность (нагрузки), (о.е.);

Рт - механическая мощность на валу турбины, (о.е.);

DРн - изменение мощности, обусловленное регулирующим эффектом нагрузки, (о.е.);

Н - степень открытия регулирующего клапана турбины, (о.е.);

l - регулирующее воздействие на выходе регулятора, (о.е.).

2.2. Передаточные функции элементов структурной схемы

DW(p)            1                           DРн(р)

W1(р) =---------------- = ------- ; W2(р) =-------------- = К н ;

DPизб(р)          TJP                        DW(p)

DРт(p)            1                           DН(р)                  1

W3(р) =------------- = --------------- ; W4(р) =--------------- = --------------- ;

DН(р)              Тп р + 1                Dl(p)                   Тд р + 1

Dl(р)

W5(р) = -------------- = Кр (1 + К`р) ,

DW(p)

где ТJ - постоянная времени механической инерции, (с);

Кн - коэффициент регулирующего эффекта нагрузки;

Тп - постоянная времени паропровода, (с);

Кр, К’- коэффициенты передачи.

2.3. Параметры элементов структурной схемы

 3. Содержание задания.

 3.1. Выбрать значение Кр,расч., при котором обеспечивается статизм регулирования Кс £ 0.04.

 3.2. Рассчитать и построить переходную характеристику системы DW=f(t) при DР = 1.0, Кр = Кр.расч. и различных значениях К’.

Выбрать значение К’расч., при котором переходный процесс имеет затухающий и, по возможности, монотонный (без перерегулирования) характер.

3.3. Рассчитать и построить КЧХ, АЧХ и ФЧХ системы в замкнутом состоянии, оценить частотные свойства и качество регулирования.

3.4. Определить показатели качества регулирования по расположению нулей и полюсов передаточной функции системы в комплексной плоскости.

3.5. Рассчитать и построить область устойчивости системы в плоскости параметров Кр, К’.

Окончательно выбрать значения Кр.расч. и К’расч.

3.6. Определить запас устойчивости системы по модулю и фазе (по Найквисту).

Задание 5

 1. Провести исследование системы автоматического регулирования возбуждения синхронного генератора с электромашинным возбудителем.

 2. Исходные данные.

 2.1. Структурная схема

1- генератор;

2 - возбудитель;

3 - звено, моделирующее цепь самовозбуждения возбудителя;

4 - звено, моделирующее цепь независимого возбуждения возбудителя;

5 - усилительный орган регулятора;

6 - измерительный орган регулятора;

7 - звено гибкой обратной связи по напряжению возбуждения генератора;

8 - звено, моделирующее влияние тока нагрузки на изменение напряжения генератора;

U - напряжение генератора, (о.е.);

I - ток нагрузки генератора, (о.е.);

Eq - ЭДС генератора, (о.е.);

EB - ЭДС возбудителя;

Iвв - ток возбуждения возбудителя, (о.е.);

Iсв - ток самовозбуждения возбудителя, (о.е.);

Iнв - ток независимого возбуждения возбудителя, приведенный к обмотке самовозбуждения, (о.е.);

IР - ток выхода регулятора, (о.е.);

Uу - напряжение управления усилительным органом регулятора, (о.е.);

Uз - предписанное (заданное) значение напряжения генератора, (о.е.).

2.2. Передаточные функции элементов структурной схемы

DEq(p)             Kг                        DEВ(р)

W1(р) =-------------- = ---------------; W2(р) =------------ = К 0 ;

DEв(р)              Tвр + 1                 DIвв(p)

DIсв(p)             Ксв                                 DIнв(р)        Кнв

W3(р) = -------------- = ---------------- ; W 4(р) = -------------- = ---------------- ;

DEВ(р)           Тсвр + 1                          DIр(p)        Тнвр + 1

DIр(p)            Ку                        DUу(р)

W 5(р) = -------------- = -------------- ; W 6(р) = -------------- = Ки ;

DUу(р)           Тур + 1               DU(p)

DUу(p)                                       DEq(р)

W7(р) = -------------- = Кос P; W8(р) = -------------- = Xd sinj ;

DEВ(р)                                       DI(p)

где Кг - коэффициент передачи генератора;

Тв - постоянная времени обмотки возбуждения генератора, (с);

К0 - коэффициент передачи возбудителя;

Ксв - коэффициент передачи цепи самовозбуждения возбудителя;

Тсв - постоянная времени цепи самовозбуждения, (с);

Кнв - коэффициент передачи цепи независимого возбуждения возбудителя;

Тнв - постоянная времени цепи независимого возбуждения возбудителя, (с);

Ку - коэффициент передачи усилительного органа регулятора;

Ту - постоянная времени усилительного органа регулятора, (с);

Кu - коэффициент передачи измерительного органа регулятора;

Кос - коэффициент передачи звена обратной связи;

Xd - синхронное сопротивление генератора, (о.е.);

cos j - коэффициент мощности генератора.

2.3. Параметры элементов структурной схемы

Кг = 1.0; Кнв = 1.0; Ксв = 0.7; Ки = 1.0; cos j = 0.8.

3. Содержание задания.

3.1. Выбрать значение Ку,расч., при котором обеспечивается статизм регулирования Кс £ 0.05.

3.2. Рассчитать и построить переходную характеристику системы DU = f(t) при DI = 1.0, Ку = Ку,расч. и различных значениях Кос.

Выбрать значение Кос,расч., при котором переходный процесс имеет затухающий и, по возможности, монотонный (без перерегулирования) характер.

3.3. Рассчитать и построить КЧХ, АЧХ и ФЧХ системы в замкнутом состоянии, оценить частотные свойства и качество регулирования.

3.4. Определить показатели качества регулирования по расположению нулей и полюсов передаточной функции системы в комплексной плоскости.

3.5. Рассчитать и построить область устойчивости системы в плоскости параметров Ку, Кос.

Окончательно выбрать значения Ку.расч. и Кос.расч.

3.6. Определить запас устойчивости системы по модулю и фазе (по Найквисту).