Нечеткий адаптивный корректор динамических свойств систем автоматического регулирования

Тип работы:
Реферат
Предмет:
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ


Узнать стоимость

Детальная информация о работе

Выдержка из работы

Литература
1. Скороспешкин М. В. Линейный адаптивный корректор динамических характеристик систем автоматического регулирования. В кн. Научная сессия ТУСУР — 2006: Материалы докладов Всероссийской научно-техниеской конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, Томск, 4−7 мая 2006 г. — Томск: Издательство & quot-В-Спектр"-, 2006. Ч. 4. — 338с.
Скороспешкин В. Н. 1, Скороспешкин М В. 2
'-Кандидат технических наук, доцент- 2кандидат технических наук, Национальный исследовательский Томский
политехнический университет
НЕЧЕТКИЙ АДАПТИВНЫЙ КОРРЕКТОР ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО
РЕГУЛИРОВАНИЯ
Аннотация
В статье рассмотрено — применение адаптивного пропорционально-дифференцирующего корректирующего устройства в системе регулирования объектом с нестационарными параметрами. Подстройка корректирующего устройства осуществляется на основе применения аппарата нечеткой логики. Показана эффективность применения указанного корректора для повышения качества регулирования объектами с нестационарными параметрами.
Ключевые слова: нестационарный объект управления, нечеткая логика, корректирующее устройство, качество
регулирования.
Skorospeshkin V.N. 1, Skorospeshkin M.V. 2
'-PhD of Technical Sciences, assosiate professor- 2PhD of Technical Sciences, National Research Tomsk Polytechnic University FUZZY ADAPTIVE CORRECTOR OF DYNAMIC PROPERTIES OF SYSTEMS OF AUTOMATIC CONTROL
Abstract
In the article is reviewed the application of adaptive proportional-differential correction device in the system of control of the object with non-stationary parameters. Adjustment of the correction device is based on application offuzzy logic. The efficiency of application of the specified corrector to improve the quality of objects of control with non-stationary parameters is shown.
Keywords: non-stationary object of control, fuzzy logic, correcting device, quality of control.
Одним из простых, но достаточно эффективных способов построения адаптивных систем автоматического регулирования (САР) объектами с нестационарными параметрами является использование адаптивных корректирующих устройств, работающих совместно с типовыми регуляторами с неизменяемыми в процессе работы настройками. При таком построении могут использоваться как линейные, так и нелинейные корректирующие устройства. Учитывая, что исследование свойств нелинейных систем производится приближенными методами, к числу которых относятся методы гармонической и статистической линеаризации, а также зависимость свойств таких систем от уровня входного сигнала, предпочтение отдают линейным корректирующим устройствам. В настоящее время реализация систем регулирования осуществляется в большинстве случаев на базе промышленных микропроцессорных контроллеров, что позволяет использовать для построения механизма адаптации современные математические методы, в том числе нейронные сети и нечеткую логику [1,2]. Следует также отметить, что построение систем автоматического регулирования на базе промышленной микропроцессорной техники определяет и тип системы. Система регулирования в этом случае будет цифровой, что накладывает определенные требования к методам исследования свойств и способам их реализации [3].
В настоящей работе рассматривается система регулирования с ПИД-регулятором и адаптивным пропорциональнодифференцирующим корректирующим устройством. В непрерывном варианте передаточная функция такого корректора будет иметь вид:
W (p)
(T1 + T2) • p +1 T2 • p +1
(1)
Дискретная передаточная функция данного корректирующего устройства, необходимая для цифровой реализации на базе микропроцессорной техники, полученная на основании дискретизации дифференциального уравнения с последующим использованием теоремы о смещении, имеет следующий вид:
W (z)
K • [a — z 1] [b — z-1]
(2)
где
K
T1 + T2 _ T1 + T2 + T0
------- a -------------
T2 — T1 + T2
b — T0 + T2 T2

— такт управления.
Такт управления в работе выбран равным 0. 01 с. Проведенное исследование частотных свойств данного устройства показало, что при вариации параметров существенно меняется фазо-частотная характеристика (ФЧХ). Исследование проводилось при b=const. При уменьшении коэффициента а, что соответствует увеличению постоянной дифференцирования Т1, происходит увеличение фазового сдвига. На рис. 1 приведено семейство фазо-частотных характеристик при фиксированной постоянной времени Т2=1 и различных постоянных времени Т1. На рис. 1 приведены обозначения. Кривая 1 соответствует T1=0. 1, при этом b=1. 01, a=1. 009- Кривая 2 соответствует T1=1, при этом b=1. 01, a=1. 005- Кривая 3 соответствует T1=10, при этом b=1. 01, a= 1. 001- Кривая 4 соответствует T1=100, при этом b=1. 01, a=1. 0001- Кривая 5 соответствует T1=1000, при этом b= 1. 01, a=1. 1.
В процессе исследования частотных свойств было построено семейство ФЧХ для различных значений параметра а. На основании этого семейства получена номограмма, устанавливающая связь между численными значениями параметра, а и частотой, на которой обеспечивается максимальный фазовый сдвиг. Данная номограмма представлена на рис. 2. Основываясь на данной номограмме был реализован следующий способ адаптации. В процессе работы САР производится определение частоты и амплитуды колебаний величины ошибки. После этого на основе нечеткой логики определяется параметр а, настройки корректирующего устройства. В блоке фазификации создается переменная с именем & quot-частота"- имеющая три функции принадлежности — & quot-маленькая"-, & quot-средняя"- и & quot-большая"-, а в блоке дефазификации соответственно переменная носит имя & quot-коэффициент"- с функциями принадлежности & quot-маленький"-, & quot-средний"- и & quot-большой"-. Алгоритмом вывода принят алгоритм & quot-Mamdani"-. В этом алгоритме значение выходной переменной определяется методом центра массы фигуры.
64
Рис. 1 — Семейство фазо-частотных характеристик
Рис. 2 — Номограмма
Исследование свойств САР с предложенным адаптивным корректором проведено на примере системы регулирования объектом второго порядка с передаточной функцией имеющей вид:
Wo (p)
K
T1 • p2 + T2 • p +1
(3)
При исследовании принималось: К=0.5 + 2, Т1=1 ^ 200, Т2=0.5 ^ 0.1.
При параметрах объекта К=0. 5, Т1=1, Т2=0.5 по методу Циглера-Никольса были определена: настройки регулятора, обеспечивающие апериодический переходный процесс в системе регулирования без адаптивного корректора. При параметрах К=2, Т1=200, Т2=1 переходный процесс в системе является колебательным и имеет низкую степень затухания. На рисунке 3 представлены кривые, характеризующие реакцию САР объектом на ступенчатое задающее воздействие при использовании корректора и без него.
65
Верхняя кривая соответствует САР с ПИД-регулятором, а нижняя — САР с ПИД-регулятором и описанным выше корректором с подстройкой коэффициента, а корректора. При этом коэффициенты у обоих ПИД-регуляторов одинаковые.
Результаты исследования САР с предложенным нечетким адаптивным пропорционально-дифференциальным корректором, проведенные в среде MATLAB, показали его работоспособность и эффективность, в системах с нестационарными параметрами. Такой корректор целесообразно так же использовать и в случаях, когда на объект управления поступают возмущения, приводящие к возникновению в САР колебаний регулируемой величины с амплитудой, превышающей допустимую.
Литература
2. Адаптивная система управления нелинейным объектом на основе нейронных сетей / Хаммуд А. Х., Евстифеев В. В. // Нейрокомпьютеры: разраб., применение. -Б.м. -2004. -№ 5−6. -С. 62−70.
3. Усков А. А. Принципы построения систем управления с нечёткой логикой / А. А. Усков // Приборы и системы. Управление, контроль, диагностика: Журнал. -М. -2004. -№ 6.- С. 7−13.
4. Изерман Рольф. Цифровые системы управления: пер. с англ./ Р. Изерман-М.: Мир, 1984−541 с.
Тарасов В. М. 1, Газизова О. В. 2, Малафеев А. В. 3, Кондрашова Ю. Н. 4
1 Кандидат технических наук, 2 Доцент, кандидат технических наук, Магнитогорский государственный технический университет, 3 Доцент, кандидат технических наук, Магнитогорский государственный технический университет, 4 Доцент, кандидат технических наук, Магнитогорский государственный технический университет ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ В СЕТЯХ С РЕЗКОПЕРЕМЕННОЙ НАГРУЗКОЙ ПРИ НАЛИЧИИ ОБЪЕКТОВ МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКИ
Аннотация
Для повышения надежности электроснабжения промышленные предприятия сооружают собственные электростанции, в том числе с газотурбинными, газопоршневыми и парогазовыми установками. При наличии электрически близкой резкопеременной нагрузки это приводит к качаниям роторов генераторов. В работе приведены рекомендации по выбору первичного двигателя синхронных генераторов при их подключении в узлах с резкопеременной нагрузкой.
Ключевые слова: синхронный генератор, переменная нагрузка, устойчивость.
Tarasov УМ. 1, Gazizova О. У2, Мalafeev АУ. 3, Kondrashova Y.N. 4
'-PhD in Engineering, 2associate professor, PhD in Engineering, Magnitogorsk state technical university, 3associate professor, PhD in Engineering, Magnitogorsk state technical university, 4associate professor, PhD in Engineering, Magnitogorsk state technical university RESEARCH OF OPERATIONAL TRANSITIONAL MODES IN NETWORKS WITH VARIABLE LOADING IN THE PRESENCE OF OBJECTS OF THE SMALL-SCALE POWER GENERATION
Abstract
For increase of reliability of power supply the industrial enterprises construct own power plants, including with gas-turbine, gas-piston and steam-gas installations. In the presence of electrically close variable loading it leads to swings of rotors of generators. In work recommendations about a choice of primary engine of synchronous generators are provided at their connection in knots with variable loading.
Keywords: synchronous generator, variable loading, stability.
Одной из основных тенденций современной промышленной энергетики является увеличение доли собственных генераторов промышленных предприятий, имеющих первичные двигатели различного рода. Наибольшее распространение находят газотурбинные электростанции (ГТЭС), порогазовые (ПГУ) и газопоршневые (ГПУ) установки.
Рассмотрим, как влияет наличие резкопеременной нагрузки на устойчивость работы генераторов, подключённых в непосредственной электрической близости к ней.
Методика расчета переходных электромеханических процессов изложена в [1], [2], [3]. Расчет переходных режимов ведется методом последовательного эквавалентирования в сочетании с методом последовательных интервалов. Разработанный алгоритм расчета электромеханических переходных режимов реализован в программном комплексе «КАТРАН» и на начальных этапах разработка описан в работах [4], [5].
Исследования велись на примере листопрокатного цеха, схема электроснабжения которого приведена на рис. 1. Через сдвоенные реакторы к шинам 10 кВ подключены генераторы, исследование устойчивости которых производится. С помощью разработанного программного комплекса «КАТРАН» были произведены расчеты электромеханических переходных режимов.
66

ПоказатьСвернуть
Заполнить форму текущей работой