Сухецкий Александр Петрович. Разработка динамической модели параллельной работы электродвигателей в системах стабилизации, не связанных жестко с общей нагрузкой

Краткое описание

Сухецкий, Александр Петрович. Разработка динамической модели параллельной работы электродвигателей в системах стабилизации, не связанных жестко с общей нагрузкой : диссертация ... кандидата технических наук : 05.13.01 / Сухецкий Александр Петрович; [Место защиты: Нац. исслед. ун-т МЭИ].- Москва, 2013.- 121 с.: ил. РГБ ОД, 61 14-5/376

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего
профессионального образования «Национальный исследовательский университет «МЭИ»
СУХЕЦКИЙ Александр Петрович
04201365629
На правах рукописи

РАЗРАБОТКА ДИНАМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ В СИСТЕМАХ СТАБИЛИЗАЦИИ, НЕ СВЯЗАННЫХ
ЖЕСТКО С ОБЩЕЙ НАГРУЗКОЙ
Специальность: 05.13.01 - Системный анализ, управление и обработка информации.
Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук
Научный руководитель:
д.т.н., профессор
КОЛОСОВ О. С.
Москва — 2013 г.

2
СОДЕРЖАНИЕ
1. ОСОБЕННОСТИ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ОБЩУЮ НАГРУЗКУ 11
1.1. Структурное построение систем с параллельно работающими на общую нагрузку
двигателями 11
1.2. Параллельная работа двигателей на общую нагрузку в следящих системах (приводах)
13
1.3. Работа двигателей в составе параллельно работающих систем стабилизации, не
связанных жестко с нагрузкой 18
1.4. Параллельная работа двигателей, не связанных жестко с нагрузкой, в составе одной
системы стабилизации 27
1.5. Учет нелинейных свойств двигателей, не связанных жестко с нагрузкой при анализе
динамики систем стабилизации 30
1.6. Выводы 34
2. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА ДИНАМИЧЕСКИХ ОБЪЕКТОВ И СИСТЕМ, НЕ
СВЯЗАННЫХ ЖЕСТКО С ОБЩЕЙ НАГРУЗКОЙ, КАК ЕДИНОГО ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ В СОСТАВЕ СИСТЕМЫ БОЛЕЕ ВЫСОКОГО УРОВНЯ 35
2.1. Особенности математического описания параллельной работы динамических объектов
и систем, не связанных жестко с общей нагрузкой в окрестности рабочего режима 35
2.2. Динамика параллельной работы двух инерционных объектов, не связанных жестко с
общей нагрузкой 36
2.3. Динамика параллельной работы п инерционных объектов, не связанных жестко с
общей нагрузкой 45
2.4. Устойчивость и динамика параллельной работы п инерционных объектов с
неидентичными параметрами, не связанных жестко с общей нагрузкой 48
2.5. Выводы 51
3. УЧЕТ НЕЛИНЕЙНЫХ СВОЙСТВ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИХ ДВИГАТЕЛЕЙ НА ПРИМЕРЕ ЭГПА В СОСТАВЕ КС
.52
3.1. ЭГПА: их принцип действия, разновидности и использование в составе КС 52
3.2. Разработка динамической модели ЭГПА для поиска и отработки оптимальных
алгоритмов управления процессом перекачки газа 57
3.2.1. Основные статические зависимости, описывающие работу ЭГПА в стационарном режиме 57
3.2.2. Оценка инерционных свойств ГПА в момент подключения его к общей нагрузке68
3.2.3. Основные принципы, закладываемые в структуру динамической модели ЭГПА и
их реализация 69
3.2.4. Тестовые проверки 72
3.3. Моделирование работы двух неуправляемых ЭГПА на общую трубу 73
3.4. Выводы 78
4. ДИНАМИКА ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ РАБОТЫ УПРАВЛЯЕМЫХ ЭГПА ПРИ СТАБИЛИЗАЦИИ ОТДЕЛЬНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ (ПАРАМЕТРОВ) ЭГПА В СОСТАВЕ КЦ
80
4.1. Традиционная методика синтеза регулятора для системы стабилизации с инерционным
исполнительным элементом при использовании ЛАЧХ разомкнутой системы 80
4.2. Разработка методики синтеза единого регулятора для системы стабилизации с
параллельно работающими исполнительными элементами 89

з
4.2.1. Система с двумя исполнительными элементами 89
4.2.2. Система с числом исполнительных элементов более двух 91
4.3. Синтез цехового регулятора параллельно работающих ЭГПА для стабилизации
выходных параметров газа 94
4.3.1. Оценка частотных свойств ЭГПА для разных выходных стабилизируемых
параметров 94
4.3.2. Стабилизация выходного давления 96
4.3.3. Стабилизация степени сжатия 99
4.3.4. Стабилизация приведенного объемного расхода через ЭГПА 101
4.4. Выводы 105
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 106
ЛИТЕРАТУРА 108
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 115
ПРИЛОЖЕНИЕ 2 121

Список литературы

ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В результате проведенных исследований были получены следующие научные и практические результаты:
1. Анализ особенностей параллельной работы двигателей на общую нагрузку, включающий структурное построение систем с параллельно работающими на общую нагрузку двигателями, принципы параллельной работы двигателей в следящих системах; анализ работы двигателей в составе параллельно работающих систем стабилизации, не связанных жестко с нагрузкой в системах стабилизации; рассмотрена параллельная работа двигателей, не связанных жестко с нагрузкой, в составе одной системы стабилизации; анализ динамики систем стабилизации с учетом нелинейных свойств двигателей.
2. Предложена модель, описывающая динамику, параллельно работающих на общую нагрузку динамических объектов произвольного порядка; показано, что етатизм системы из п параллельно работающих на общую нагрузку одинаковых динамических объектов при равенстве управляющих сигналов в п раз меньше статизма при работе одного объекта на ту же нагрузку; показано, что устойчивость системы из п параллельно работающих на общую нагрузку инерционных объектов не зависит от их количества и от параметров самих объектов; устойчивость системы из п параллельно работающих на общую нагрузку объектов (приводов) выше первого порядка будет зависеть как от количества параллельно работающих объектов, так и от их динамики, что следует учитывать при выборе параметров общего регулятора объектов, вырабатывающего единую уставку для этих объектов.
3. Разработана модель ЭГПА с использованием пакета Matlab, а так же разработана динамическая модель для 2-х параллельно работающих ЭГПА. Предложена единая модель параллельной работы нескольких электроприводных газоперекачивающих агрегатов на общую нагрузку и показано, что для однотипных ЭГПА порядок общего характеристического уравнения системы

107
увеличивается на единицу по сравнению с порядком характеристического уравнения одной составляющей ЭГПА. Показано, что разброс до 30% параметров передаточных функций ЭГПА, входящих в состав системы мало влияет на устойчивость по сравнению с работой системы с ЭГПА с одинаковыми параметрами.
4. Разработаны алгоритмы стабилизации выходного давления, степени сжатия, объемного расхода через ЭГПА и управления с использованием имитатора управляемого электроприводного газоперекачивающего агрегата; все рассмотренные стабилизаторы представляют собой И-регуляторы с фиксированными настройками; разработанные модели могут использоваться в составе тренажеров для обучения персонала КС, а так же в качестве имитатора: для анализа свойств систем, для синтеза систем, разработки модели управляющей части системы, для проверки работоспособности управляющего устройства в разных режимах работы, для проверки решений по управлению параллельно с их генерированием.