1.1. Основные понятия и определения

Ключевые слова

:

автоматическое управление, автоматическое регулирование, передаточная функция, переходной процесс, характеристическое уравнение, характеристика

.

Автоматизация — важное средство повышения эффективности производственных процессов и одно из основных направлений научно-технического процесса. Современное промышленное производство характеризуют сложность технологических процессов и немалые масштабы, увеличение мощности отдельных агрегатов и установок за счет использования интенсивных и высокоскоростных режимов, повышение требований к качеству продукции, безопасности персонала, также сохранности оборудования и окружающей среды. Экономичная, безопасная и надежная эксплуатация сложных промышленных объектов может быть обеспечена только при помощи самых передовых технических средств управления и принципов.

С первой точки зрения синтез интерпретируется в качестве задачи вариационного исчисления. При этом рассматривается построение системы автоматического регулирования, при котором для данных условий работы (возмущающие воздействия, ограничения по времени, помехи) обеспечивается теоретический минимум ошибки.

Вторая точка зрения следующая: синтез также можно трактовать как инженерную задачу. При этом построение системы автоматического регулирования рассматривают такое, которое будет соответствовать техническим требованиям. Проектирующий систему инженер в таком случае из возможных будет предпочитать использовать решения, оптимальные с позиции определенных существующих условий и заданных требований к точности, допускаемому характеру переходных процессов, размерам, надежности, простоте исполнения и т. д. В отдельных более узких случаях анализируют синтез, который нацелен на определение вида корректирующих средств и их параметров, на которые для обеспечения требуемых динамических качеств следует расширить неизменяемую часть системы, а именно — объект с регулятором.

Решение задачи такого типа будет заключаться в обеспечении оптимальных переходных процессов, что на основании большого числа модулируемых характеристик и поливариантности результатов демпфирования системы чаще всего более сложно реализовывать на практике. По этой причине имеющиеся в настоящем времени инженерные решения зачастую обходятся определением только второй задачи, при котором, основываясь на использовании уже существующих критериев точности, в меру просто можно достигнуть требуемой точности.

На сегодняшний день в рамках линейной теории автоматического управления разработано большое число методов синтеза систем автоматического управления, которые способствуют обоснованному выбору удовлетворяющих заданным заранее требованиям структур и параметров систем. Тем не менее в процессе их эксплуатации качество управления снижается в силу нелинейности характеристик элементов, изменчивости параметров и мультирежимности работы объектов управления, становясь иногда недопустимым вовсе.

Для целей синтеза систем автоматического регулирования задействуют разного рода электронные и электромеханизированные вычислительные машины, которые позволяют полностью или частично моделировать подобные проектируемые систему. Подобное моделирование позволяет достаточно хорошо изучать, к примеру, влияние факторов нелинейности или же зависимость от времени параметров системы, но оно не способно в полной мере заменить позволяющие исследовать проблему в общем виде и находить оптимальное решение расчетные методы проектирования. Следовательно, несмотря на развитие и распространения машинных методов синтеза, теория должна включать в себя какие-то свои собственные методы, являющиеся основой при нахождении наилучшего, оптимального решения и наиболее полно дополняющие моделирование процессов.

Использование более сложных нелинейных алгоритмов повышает качество процессов управления при больших отклонениях от нормы. По сей день разработка методов синтеза линейных законов управления, которые позволяли бы обеспечивать нужное качество в области линейного регулирования, является важной и актуальной задачей.

Разберём множество различных методов синтеза систем, которые разработаны на данный момент:

1. Корневой метод.

Данный метод вполне эффективен при относительно низкой степени характеристического уравнения. В более комплексных случаях обеспечение желаемых значений коэффициентов характеристического уравнения дается несколько затруднительно, поскольку некоторые параметры системы и корректирующих средств могут влиять на несколько коэффициентов характеристического уравнения одновременно.

Недостатком настоящего метода является также необходимость определять видом корректирующих средств, по этой причине полученное решение в большинстве случаев зависит от опытности проектировщика.

2. Метод корневых годографов.

Качество системы управления с точки зрения быстродействия и запаса устойчивости может характеризоваться расположением корней числителя и знаменателя передаточной функции замкнутой системы, зная которые, можно представить графически их расположение на комплексной плоскости корней. При расчете регулируемой системы целесообразно отслеживать, как меняется общая картина этого расположения при изменении отдельных параметров, для того чтобы установить оптимальные значения этих параметров.

3. Метод стандартных переходных характеристик.

При нахождении требующихся значений коэффициентов передаточной функции разомкнутой системы также можно воспользоваться стандартными переходными характеристиками. При их построении требуется задать определенное распределение корней характеристического уравнения.

Недостаток рассмотренного метода — принятие вещественных корней при построении стандартных переходных процессов, что в большинстве случаев не приводит к оптимальному решению. Стоит заметить, что построение стандартных переходных характеристик достаточно несложно и при любом другом расположении корней, в том числе и в случае комплексных корней.

4. Метод логарифмических амплитудных характеристик.

Логарифмические амплитудные характеристики наиболее оптимальны для целей синтеза на том основании, что построение Л. А. Х. по большей части может производиться практически без какой-либо вычислительной работы. Особенно удобно использовать асимптотические Л. А. Х.

Синтез систем автоматического регулирования методом логарифмических амплитудных характеристик в настоящее время является наиболее из самых удобных и наглядных. Наиболее сложный момент при расчёте методом логарифмических амплитудных характеристик заключается в установлении связи показателей качества переходного процесса с параметрами желаемой Л. А. Х., что объясняет относительно сложная взаимосвязь между переходной линейной системой и её частотными характеристиками. Задача построения желаемой Л. А. Х. значительно облегчается, если вместо оценки качества работы системы по её переходной характеристике будет проведена оценка качества непосредственно её частотных характеристик.

Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем автоматического управления. — Изд-е 4-е, перераб. и доп. — СПб: Изд-во «Профессия», 2013. — 752 с.: ил.
Босс В. Лекции по теории управления [Текст]. Т.1: Автоматическое регулирование / В. Босс. — стереотип. изд. — М.: URSS. ЛИБРОКОМ, 2014. — 216 с.: ил.
Воронов А. А. Теория автоматического управления. Ч.1. Теория линейных систем автоматического управления. Под ред. А. А. Воронова. Учеб.пособие для вузов. М.: Высш.шк., 1986. — 367 с., ил.

Основные термины (генерируются автоматически): автоматическое регулирование, автоматическое управление, передаточная функция, переходной процесс, характеристическое уравнение, характеристика, оптимальное решение, построение, большинство случаев, различный метод синтеза систем.

Система автоматического управления дизель-генераторными установками САУ ДГУ

Содержание

Система автоматического управления дизель-генераторными установками САУ ДГУ
Состав системы
Преимущества системы
Функции системы
Другие решения
Узнать подробности
СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ
Смотреть что такое «СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ» в других словарях:
Лекции по
Учебный материал. Введение, основные понятия сау. Понятие об автоматическом управлении
6.6 Понятие об областях устойчивости
6.7 Д-разбиение плоскости по одному (комплексному параметру)
Пример 1.
Решение в среде структурного моделирования
Пример 2
6.8 Метод Д-разбиений на плоскости 2-х действительных параметров
Правила штриховки
Определение возможных зон устойчивости
Дополнение

Система автоматического управления дизель-генераторными установками САУ ДГУ

Класс безопасности 2 и 3 по НП-001-15

САУ ДГУ предназначена для автоматического управления и передачи электроэнергии от синхронного генератора потребителю:

при длительном состоянии готовности дизель-генератора;
при штатном пуске, нагружении и длительной автономной работе под нагрузкой дизель-генератора;
при автономной или параллельной работе дизель-генератора с сетью при опробовании.

САУ ДГУ может иметь в своем составе систему электропитания оборудования, состоящую из РУ-0,4 кВ и РУ-24 В. Система может поставляться со шкафом фазы и нейтрали, предназначенным для подключения выводов генератора к системе электроснабжения АС, а также обеспечения необходимых измерений электрических параметров генератора для защиты и управления ДГ.

Состав системы

Шкафы управления;
Шкафы защит генератора;
Шкафы управления возбуждением;
Щиты РУ-0,4 кВ и РУ-24 В;
Местные пульты управления;
РМДО.

Преимущества системы

В части управления функциями безопасности, помимо стандартного двухканального исполнения САУ ДГУ с использованием программируемых логических контроллеров или систем на базе элементов «жёсткой логики», ООО «Вест-Инжиниринг» предлагает САУ ДГУ трехканального исполнения с применением логики формирования выходных управляющих сигналов «2 из 3-х», что значительно повышает параметры надежности САУ ДГУ и ДГУ в целом.

ООО «Вест-Инжиниринг» выполняет работы по испытаниям в целях утверждения типа средств измерений и внесению САУ ДГУ в Государственный реестр средств измерений.

Функции системы

Автоматическое и автоматизированное управление пуском, работ на заданном режиме и остановом ДГУ;
Автоматическое поддержание ДГУ в готовности к пуску, включая поддержание температуры охлаждающей жидкости и масла дизеля, давления и пускового воздуха;
Автоматическое включение резерва – АВР;
Автоматизированный экстренный останов (по каналу защиты);
Управление регулятором частоты вращения дизеля и блоком регулирования возбуждения генератора;
Автоматическое пополнение расходных емкостей топлива, масла и охлаждающей жидкости;
Информационное сопровождение работы ДГУ, в т.ч. автоматическая архивация аварийно-предупредительной сигнализации, срабатывающих защит и блокировок, действий обслуживающего персонала.;
Формирование исполнительной, аварийно-предупредительной сигнализации, регистрация и передача параметров в систему АСУТП.
В части шкафов фазы и нейтрали предназначена для подключения выводов генератора к системе электроснабжения АС, а также обеспечения необходимых измерений электрических параметров генератора с целью защиты и управления ДГ.

Другие решения

Узнать подробности

Проконсультируем и подготовим коммерческое предложение

Наш сайт использует cookie-файлы, чтобы Вам было удобнее им пользоваться

Продолжая работу с сайтом, Вы выражаете согласие на использование cookie-файлов.

СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

(САУ) — комплекс устройств, предназнач. для автоматич. изменения одного или неск. параметров объекта управления с целью установления требуемого режима его работы. САУ обеспечивает поддержание постоянства заданных значений регулируемых параметров или их изменение по заданному закону (системы стабилизации, программного управления, следящие системы) либо оптимизирует определ. критерий качества управления (системы экстрем. регулирования, оптим. управления). При значит. изменениях параметров объекта управления и хар-к возмущений и помех применяются самонастраивающиеся системы. Для осуществления цели управления с учётом особенностей управляемых объектов на них подаются управляющие воздействия, к-рые предназначены также для компенсации внеш. возмущающих воздействий, стремящихся нарушить норм. функционирование объекта. Управляющие воздействия вырабатываются устройством управления.

По типу управления САУ подразделяются на замкнутые, разомкнутые и комбинированные. Осн. тип САУ — замкнутые, в к-рых цепь прохождения сигналов образует замкнутый контур, включающий устройство управления и управляемый объект; отклонения управляемой величины от желаемых значений компенсируются воздействием через обратную связь вне зависимости от причин, вызвавших эта отклонения. Такое управление наз. управлением по отклонению. В разомкнутых САУ управление ведётся по жёсткой программе без анализа и учёта к.-л. факторов в процессе работы управляемого объекта — на устройство управления не поступают сигналы, несущие информацию о текущем состоянии объекта управления, иногда измеряются и компенсируются лишь главные из возмущений (помех). Такое управление наз. управлением по возмущению. В комбинированных САУ используются оба эти принципа управления (по отклонению и по возмущению). В САУ сложными технич. системами (напр., производств. и энергетич. комплексами, трансп. средствами) или технологич. процессами с большим числом регулируемых параметров широко применяются средства вычислит. техники — микропроцессоры, ЭВМ, управляющие машины.

Большой энциклопедический политехнический словарь.
.

Смотреть что такое «СИСТЕМА АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ» в других словарях:

Лекции по

«уПРАВЛЕНИЕ
И ИНФОРМАТИКА В ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМАХ»

Тема
1. Введение, основные понятия САУ.

Лекция 1.

Основные понятия
теории автоматического управления

Цель лекции: Изучить
понятие управления; рассмотреть
классификацию систем автоматического
управления.

Предмет
дисциплины теория автоматического
управления.
Дать
определение цели управления.
Дать
определение алгоритма управления.
Рассмотреть
классификация существующих систем
управления.

Определение
системы автоматического управления;
Определение
системы автоматического регулирования;
Состав
системы автоматического управления;
Различать
стационарные и нестационарные системы
управления;
Различать
системы дискретного и непрерывного
действия.

Учебный материал. Введение, основные понятия сау. Понятие об автоматическом управлении

Предметом курса является автоматическое
управление ТАУ- часть кибернетики или
часть общей теории управления, охватывающей
как живую, так и неживую природу.

Автоматическим
называется управление техническим
процессом без участия человека.

Автоматический
регулятор — это
регулирующее устройство, осуществляющее
управление объектом регулирования
согласно заданному алгоритму.

Алгоритм
управления
– это правило выработки управляющего
воздействия для решения поставленной
задачи.

Система
автоматического управления
(САУ) – это взаимодействующий с объектом
управления автоматический регулятор,
в котором преобразование и передача
информации, формирование управляющих
команд и их реализация осуществляются
автоматически, согласно заданному
алгоритму управления.

Для
анализа САУ используется принципиальная
схема и функциональная схема.

Принципиальная
схема
показывает физическую природу элементов
автоматики, технические характеристики,
принцип действия и взаимодействие между
ними.

Элементом
автоматики
называется часть системы, в которой
происходит качественное или количественное
преобразование физической величины и
передача ее к последующему элементу.

На
принципиальной схеме все элементы и
связи между ними изображаются в виде
условного графического обозначения.
Это позволяет изготовить автоматическую
систему или произвести ее ремонт.

Функциональная
схема состоит
из функциональных элементов, которые
показывают их функциональное назначение
при автоматическом управлении
технологическим процессом и связь между
ними.

Функциональный
элемент –
это условно выделенная часть САУ,
выполняющая определенную функцию по
реализации заданного алгоритма
управления.

На
функциональной схеме все элементы
(кроме сравнивающего устройства)
изображаются в виде прямоугольников с
указанием их функционального назначения.
Сравнивающее устройство изображается
в виде окружности с крестиком внутри.
Связь между элементами изображается
сплошными линиями со стрелками,
показывающими направление прохождения
управляющих сигналов.

Управление
каким-либо объектом
–это процесс воздействия на него с
целью обеспечения требуемого течения
процесса в объекте или требуемого
изменения его состояния.

Основой
управления является получение и обработка
информации о состоянии и внешних условиях
его работы для определения воздействий,
которые необходимо приложить к объекту,
чтобы обеспечить достижение цели
управления.

Цель
управления —
состояние системы автоматического
управления, которая соответствует
моменту, когда отсутствует обмен инфор.
энергии между объектом управления и
управляемым устройством при наличии
связи между ними. Взаимодействие
управляющего устройства и объекта
управления осуществляется в соответствии
с избранным алгоритмом управления.

Под
алгоритмом управления будем понимать
совокупность правил, предписаний, в
соответствии с которыми управляемое
устройство вырабатывает сигналы
управления для объекта управления с
целью достижения цели управления, т.о.
из ОУ и УУ образуют систему САУ.

Блок-схема
системы автоматического управления
(САУ)

Состояние
объекта управления характеризуется
выходной величиной y.
В общем случае выходных величин может
быть несколько, тогда характеризуется
вектором y,
координаты которого являются отдельные
выходные величины. От управляющего
устройства на вход объекта управления
поступает воздействие z.

Помимо
него к объекту управления приложены
возмущающие воздействия (помеха F)
, которые изменяют состояние объекта,
т.е.

препятствуя управлению. На вход УУ
подается задающее воздействиеX,
содержащее информацию о требуемом
значении Y,
т.е. о цели управления. В самом общем
случае на вход УУ помимо задающего
воздействия X
поступает также информация о текущем
состоянии объекта в виде выходной
величины Y
и информации о действующем на объект
возмущения F
по цепям ОС УУ перерабатывает информацию
по заложенному в него алгоритму, в
результате него на выходе получаем
управляющее воздействие Z
и т.д.

Соседние файлы в папке лекции

Но сначала краткое содержание предыдущих серий:

1. Введение в теорию автоматического управления.2. Математическое описание систем автоматического управления 2.1 — 2.3, 2.3 — 2.8, 2.9 — 2.13.

3. ЧАСТОТНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗВЕНЬЕВ И СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ. 3.1. Амплитудно-фазовая частотная характеристика: годограф, АФЧХ, ЛАХ, ФЧХ. 3.2. Типовые звенья систем автоматического управления регулирования. Классификация типовых звеньев. Простейшие типовые звенья. 3.3. Апериодическое звено 1–го порядка инерционное звено. На примере входной камеры ядерного реактора. 3.4. Апериодическое звено 2-го порядка. 3.5. Колебательное звено. 3.6. Инерционно-дифференцирующее звено. 3.7. Форсирующее звено. 3.8. Инерционно-интегрирующее звено (интегрирующее звено с замедлением). 3.9. Изодромное звено (изодром). 3.10 Минимально-фазовые и не минимально-фазовые звенья. 3.11 Математическая модель кинетики нейтронов в «точечном» реакторе «нулевой» мощности.

4. Структурные преобразования систем автоматического регулирования.

5. Передаточные функции и уравнения динамики замкнутых систем автоматического регулирования (САР).

6. Устойчивость систем автоматического регулирования. 6.1 Понятие об устойчивости САР. Теорема Ляпунова. 6.2 Необходимые условия устойчивости линейных и линеаризованных САР. 6.3 Алгебраический критерий устойчивости Гурвица. 6.4 Частотный критерий устойчивости Михайлова. 6.5 Критерий Найквиста.

6.6 Понятие об областях устойчивости

До этого мы рассматривали устойчивость САР, как свойство конкретных передаточных функций, анализируя их характеристики. Понятно, что для реальных систем управления необходимо обеспечивать устойчивость. Неустойчивые системы управления никому не нужны. В этой лекции разберем кто виноват и что делать.

Вспомним, что передаточные функции САР у нас появляются не просто так, а как следствие преобразования уравнений описывающих физические процессы. Например, в этой статье показано, как из статических характеристик демпфера, таких как масса, упругость пружины, трение, получается передаточная функция демпфера: «Технология» получения уравнений ТАУ. Поэтому после анализа устойчивости можно вернутся на уровень физических уравнений и что нибудь поменять, например жесткость пружины для демпфера, что бы получить устойчивую систему. Рассмотрим как это делается.

Предположим, что разомкнутая САР имеет передаточную функцию вида:

$W(s)=\frac{k\cdot N(s)}{L(s)}$

Если САР замкнута, то ее передаточная будет иметь вид:

$\Phi(s)=\frac{k\cdot N(s)}{D(s)}=\frac{k\cdot N(s)}{L(s)+k\cdot N(s)}$

Где $D(s)=L(s)+k\cdot N(s)$ — характеристически полином замкнутой САР.

Характеристическое уравнение такой системы имеет вид:

$D{(\lambda)}=a_n\cdot \lambda^n+a_{n-1}\cdot\lambda^{n-1}+...+a_1\cdot\lambda+a_0=0$

Как мы уже показали ранее (см. лекцию 6.1 Теоремы Ляпунова) для того что бы система была устойчива все корни $\lambda_i$ должны находится в левой полуплоскости, иметь отрицательную вещественную часть.

Предположим, что коэффициент a_1 изменяется от до $\infty$ . Будем давать a_1 фиксированные значения и определять значения всех “n” корней уравнения. Тогда при некоторых значениях a_1 все корни либо отрицательные, либо имеют отрицательную вещественную часть (расположены в левой полуплоскости). И наоборот: появляются корни с положительной вещественной частью (т.е. корни, расположенные в правой полуплоскости). Тогда на можно построить полуось изменения a_1 , определены области устойчивости, т.е. отрезки значений a_1 , при которых САР устойчива.

Рисунок 6.6.1 Области устойчивости на оси значений .

a_1 — Рисунок 6.6.1 Области устойчивости на оси значений .

Если изменять 2 коэффициента в характеристическом уравения, например a_1 и a_2 (или коэффициенты и в передаточной функции САР), то мы получим области устойчивости на плоскости параметров:

Рисунок 6.6.2. Области устойчивости на плоскости 2- х параметров

Если одновременно изменять 3 коэффициента (например a_1,a_2,a_3 или k,T_1,T_2 ) то мы получим поверхность усточивости.

Если изменяются 4 или более коэффициентов, то получаем гиперповерхность устойчивости.

Например, для системы 2-го порядка c характеристическим полиномом $D(\lambda)=\lambda^2+a_1\cdot\lambda+a_0$ согласно критерию Гурвица необходимым и достаточным условием устойчивости является положительность коэффициентов a_1 и a_2 .

Рисунок 6.6.4 Область устойчивости системы второго порядка

Вспоминая лекцию 6, «Если корни комплексные, то процесс колебательный, если корни реальные, то процесс апериодический (затухающий)», можно сказать что:

ось ординат a_0 =0 cоответсвует апериодической границе устойчивости, т.к. если $\lambda+a_1\cdot\lambda=0$ , то корни характеристического уравления: $\lambda_1=0, \lambda_2=-a_1;$ ось абсцисс a_1=0 соответсвует колебательной границе устойчивости, т.к. если $\lambda^2+a_0=0$ , то корни характеристического уравления: $\lambda_{1,2}=-a_1$ ;

Разбиение пространства коэффициентов (параметров) характеристического уравнения на области устойчивости и неустойчивости называется Д-разбиением. Данный подход, впервые предложил Ю.И. Неймарк (СССР) в 1948 г.

6.7 Д-разбиение плоскости по одному (комплексному параметру)

Рассмотрим замкнутую САР. Характеристическое уравнение имеет вид:

$D(\lambda)=a_n\cdot\lambda^n+a_{n-1}\cdot\lambda^{n-1}+...+a_1\cdot\lambda+a_0=0\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.7.1)}$

Где $\lambda$ — корень характеристического полинома, при котором $D(\lambda)=0$ .

Предположим, что существует некоторый параметр САР, который входит линейно в один, несколько, или даже все все коэффициенты уравнения 6.7.1 (например, коэффициент усиления некоторого звена, или постоянная времени Т некоторого звена). Тогда, те коэффициенты, которые линейно зависят от можно представить как:

$\begin{cases}a_n&=a'_n+k\cdot a_n''\\a_{n-1}&=a_{n-1}'+k\cdot a_{n-1}''\\...&=............\\a_1&=a_1'+k\cdot a_1''\\a_0&=a_0'+k\cdot a_0'' \end{cases} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.7.2)}$

Выражение 6.7.2 может бы применено даже для одного слогаемого в полиноме. Подставляя выражение 6.7.2 в уравнение 6.7.1 получаем уравнение для определения корней характеристического полинома в виде:

$D(s)=S(\lambda)+k\cdot R(\lambda)=0\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.7.3)}$

где:
$R(\lambda)=a_n''\cdot\lambda^n+a_{n-1}''\cdot\lambda^{n-1}+\cdots+a_1''\cdot\lambda+a_0''$ — часть полинома, которая содержит множитель .

Тогда можно записать выражение для :

$k=-\frac{S(\lambda)}{R(\lambda)}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.7.4)}$

В плоскости корней $\lambda_j$ система явялется устойчивой для корней в левой полуплоскость, а границей устойчивости – ось ординат (см. лекцию 6.1). Рассмотрим границу устойчивости — ось ординат, где у корней $\lambda_i$ нет действительной части.

Подставим в уравнение 6.7.3 вместо $\lambda$ , значение $i\cdot\omega$ , и рассмотрим изменение $\omega$ от $-\infty$ до $+\infty$ . При этом каждому значению $i\cdot\omega$ можно найти такое значение множителя , что бы выражение 6.7.3 было равно нулю. В этом случае используя выражение 6.7.4 можно получить выражение для комплексного числа k, соотвествующего числу $\lambda$ расположенному на граинице устойчивости:

$k=-\frac{S(i\cdot\omega)}{R(i\cdot\omega)}=\underbrace{U(\omega)}_{Re(k)}+\underbrace{i\cdot V(\omega)}_{Im(k)}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.7.5)}$

где $U(\omega)$ и $V(\omega)$ — некторые функции от $\omega$ . Таким образом выражение 6.7.5 можно изобразить на комплексной полоскости.

Подставляя в выражение (6.7.5) значение $\lambda=i\cdot\omega_1$ получаем точку 1 на плоскости ; подставляя значение $\lambda=i\cdot\omega_2$ получим точку 2 на плоскости ; подставляя $\lambda=i\cdot\omega_3$ — третью и т.д. Соединив изображающие точки на плоскости k получаем линию Д-разбиения, т.е. отображение мнимой оси на плоскости на плоскость k.

Линия Д-разбиения на плоскости должна разделять области устойчивости и неустойчивости.

Неймарк показал, что если существует область устойчивости на плоскости , то она должна находиться слева от линии разбиения, если двигаться вдоль нее от меньших значений к большим.

Для оценки областей устойивости штирхуется область слева от линии Д-разбиения.

Рассмотри точку А2 (см. рис. 6.7.1). Поскольку линия Д- разбиения формируют петлю, то непонятно точная принадлежность соотвесвующего корня к устойчивым или неустойчивым. Однако можно сказать, что переход из точки А2 в точку А3 (см. рисунок 6.7.1) не изменяет количества корней, лежащих в правой полуплоскости, поскольку нет перехода черех линию Д- различения;

Переход из точки А2 в точку А1 уменьшает количество неустойчивых корней уравнения (6.7.1) на 1, а переход из точки А2 в точку А4 – наоборот увеличивает на 1.

Для многих САР, при $\omega =0$ линия Д-разбиения проходит через начало координат (но не для всех бывают исключения);

Замкнутая область со штриховкой внутри (см. рис. 6.7.1), явялется кандидатом на область устойчивости. Чтобы удостоверится, что данная область – область устойчивости, необходимо какую-нибудь точку на вещественной оси внутри заштрихованной области подставить в исходное характеристическое уравнение (6.7.1) и либо решить его, либо используя какой-либо критерий сделать вывод об устойчивости или неустойчивости САР.

Для систем невысокого порядка весьма эффективен критерий Гурвица, можно использовать критерий устойчивости по Михайлову.

Линия Д-разбиения обладает свойством зеркальной симметрии относительно оси абсцисс:

$\left[ \begin{gathered} U(\omega) =U(-\omega)\\ V(\omega)=-V(-\omega) \end{gathered} \right.$

Поэтому линию D-разбиения можно строить только для одной половины, например для $\omega \in [0,+\infty]$ и зеракльно потом зеркальн отобразить.

Линию D-разбиения можено строить так же с учетом запаса устойчивости. В этом случае используется не ось ординат — граница устойчивости, а сдвинутая в устойчивую область линия. Вместо $\lambda=i\cdot\omega$ в уравнение 6.7.5 подставляется значение $\lambda = -\alpha+i\cdot\omega$ . Тогда при изменение $\omega$ от $-\infty$ до $+\infty$ мы получим область значении , при которых корни уравнения 6.7.1 будут расположены левее линии $Re(\lambda)=-\alpha$ , см. рисунок 6.7.2

Рисунок 6.7.2 Д- разбиение с запасом устойчивости.

Пример 1.

Определить область устойчивости замкнутой системы при варьировании параметра если САР имеет вид:

Рисунок 6.7.3 САР для анализа на усточивость

Передаточная функция замкнутой системы (см. лекцию Структурные преобразование система автоматического регулирования):

$W'(s)=\frac{W(s)}{1+W(s)}= \frac{N(s)}{L(s)\cdot \left[1+\frac{N(s)}{L(s)}\right]}=\frac{N(s)}{L(s)+N(s)}=\frac{k}{s^3+2\cdot s^2+k\cdot s+1+k}$

Характеристическое уравнение замкнутой САР имеет вид:

$D(\lambda)=\lambda^3+2\cdot\lambda^2+k\cdot\lambda+1+k$

Выражение для коэффициента из характеристического уравнения $\Rightarrow$

$k=\frac{\lambda^3+2\cdot\lambda^2+1}{\lambda+1}$

Для поиска границы устойчивости подставляем $\lambda=i\cdot\omega \Rightarrow$

$k=-\frac{(i\cdot\omega)^3+2\cdot(i\cdot\omega)^2+1}{i\cdot\omega+1}=\frac{(i\cdot\omega^3+2\cdot\omega^2-1)}{1+i\cdot\omega}\cdot\frac{(1-i\cdot\omega)}{(1-i\cdot\omega)}\Rightarrow$

Определяем вещественную и минимую части выражения зависимости

$Im[k]=V(\omega)=\frac{\omega^3-2\cdot\omega^3+\omega}{1+\omega^2}=\frac{\omega\cdot(1-\omega^2)}{1+\omega^2}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(П.4)}$

Строим линию Д-разбиения по формулам (П.3) и (П.4), наносим штриховку с левой сторный от линии, если идти от $-\infty$ до $\infty$ см. рис. 6.7.4

Согласно штриховки устойччивой может быть область 1″ alt=»k>1″ src=»https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/040/448/f2a/040448f2ae384e4dbc4a60e4ca36b1b8.svg»>. Далее необходимо проверить, является ли найденная область устойчивой. Пусть k=5 .

Подставляя в характеристический многочлен $D(s) \Rightarrow$

$D(s) =s^3+2\cdot s^2+5\cdot s+1+5=1\cdot s^3+2\cdot s^2+5\cdot s+6$

Воспользумеся критерием Гурвица (a_0=1;a_1=2;a_2=5;a_3=6) :

0; \\ \Delta_2 &= \left | \begin{matrix} 2 &6\\ 1&5 \end{matrix} \right | =2\cdot 5-6\cdot1=4>0 \\ \Delta_3 &= 4 \cdot 6=24>0; \end{align} \right.» alt=»Г=\begin{bmatrix} 2 &6 &0\\ 1 &5 &0 \\ 0 &2 & 6 \end{bmatrix}\Rightarrow \left \{ \begin{align} \Delta_2 &=5>0; \\ \Delta_2 &= \left | \begin{matrix} 2 &6\\ 1&5 \end{matrix} \right | =2\cdot 5-6\cdot1=4>0 \\ \Delta_3 &= 4 \cdot 6=24>0; \end{align} \right.» src=»https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/6aa/d53/37e/6aad5337eed367854cb7506882deb1d4.svg»>

Все определители матрицы Гурвица больше нуля, следовательно САР устойчива. Следовательно весь отрезок $k \in ]1;+\infty]$ — область устойчивости.

Решение в среде структурного моделирования

Для постороения линии Д-разбиения можно воспользоваться расчетом в среде динамического моделирование SimInTech. На рисунке 6.7.6 Представлен скриншот проекта построения линии Д-разбиения, для примера 1.

С помощью главного скрипта проекта записываем выражения для Re(k) и Im(k) , (формулы П.3 и П.4). В скрипте переменные ReK и ImK. Используя переменную w в качестве переменной $\omega$ . Осуществляем присвоение времени моделирования переменной w (выражение w = time;). Это позволяет нам построить график от до T_end — заданного значение вермени моделирования. Используя симметричность линии Д-разбиения относительно оси реальных значений, записываем выражения для части линии, соотвествующе отрицательным заначениям $\omega$ от — T_end, до . (см. рис. 6.7.5)

Для того что бы построить график измпользуем блок «Фазовый портрет«, в качестве входов используем блоки «Констата» в свойствах в столбце формула указываем имена соответствующих переменных для положительных и отрицательных значениях $\omega$ (см. рис. 6.7.5)

Во время расчета на каждом шаге происходи изменение w, вычислются значения действительной и мнимой части и строится график. При этом красная линия, это положительная часть линии, синия отрицательная. (см. рис. 6.7.5).

Рисунок 6.7.5 Построение Д-разбиение в виде фазового портрета

Соберем схему, для проверки устойчивости САР используя три значения для: k_1=5; k_2=1;k=0.5 из разных областей полученных при построеи Д-разбиения. Для этого введем новые переменные в галваном скрипте программы и присвоим им значения в секции инициализации:

Рисунок 6.7.6 Определение коэффициентов для переходного процесса

Что бы построить три разные функции передаточные функции с использованием одной схемы, воспользуемя свойствами векторизации, когда одна схема одновременно рассчитывает несколько независимых процессов. Для этого в свойствах блока зададим параметры в виде матрицы, каждая строка которой, соответсвует отдельной передаточной функции. А входное воздействи размножим в три сигнала:

Рисунок 6.7.7. Настройка блока для расчета трех независимых передаточных функций

Результаты моделирования показывают, что система устойчива при k_1=5, находится на колебательной границе устойчиваость при k_2=1 и неустойчива при k_3=0.5 (см. рис. 6.7.8)

Пример 2

Найти область устойчивости по коэффиценту для передаточной функции характеристичекий полином которой определяется выражением:

$D(s)=s^3+s^2+k\cdot s+1$

Выражения для коэффициента $k=-\frac{\lambda^3+\lambda^2+1}{\lambda}$ заменяем $\lambda=i\cdot\omega\Rightarrow$

$k=-\frac{(i\cdot\omega)^3+(i\cdot\omega)^2+1}{i\cdot\omega}\cdot\frac{i\cdot\omega}{i\cdot\omega}=\frac{\omega^4-i\cdot\omega^3+i\cdot\omega}{\omega^2}\Rightarrow$

Выражение для реальной и мнимой части комплексного параметра :

$Im[k]=V(\omega)=\frac{1-\omega^2}{\omega}.$

Строим линию Д-разбиения:

Область возможной устойчивость $k\in]1,+\infty]$ . Проверяем устойчивось путем моделирования при k=0.5,1,2 . Видим, что САР устойчива при k=2 .

Рисунок 6.7.10. Переходной процесс при разных значениях k

Дальше будет метод расчета САР с циркулем штангелем и рабиновичем на милиметровой бумаги. Я предупредил!

6.8 Метод Д-разбиений на плоскости 2-х действительных параметров

Предположим, что структурная схема некоторой САР имеет вид:

Необходимо определить параметры регулятора (например К_рег и Т_рег) обеспечивающих устойчивость системы. В этом случае задача анализа сводится к поиску области устойчивости САР при варьировании 2-х параметров (в данном случае К и Т):

Рисунок 6.8.2 Область устойчивость при варировании параметров К и Т

Используя методы структурного преобразования любую сложную САР можно свести к одному передаточному звену.

Поскольку рассматриваются линейные (или линеаризованные) САР, то характеристическое уравнение имеет вид:

$a_n\cdot\lambda^n+a_{n-1}\cdot\lambda^{n-1}+...+a_1\cdot\lambda+a_0=0 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.8.1)}$

Предположим, что один или несколько коэффициентов a_j линейно зависит от и :

$\begin{cases}a_n&=a'_n+k\cdot a_n''+T\cdot a_n'''\\a_{n-1}&=a_{n-1}'+k\cdot a_{n-1}''+T\cdot a_{n-1}'''\\...&=.......................\\a_1&=a_1'+k\cdot a_1''+T\cdot a_1'''\\a_0&=a_0'+k\cdot a_0''+T\cdot a_0''' \end{cases} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.8.2)}$

Подставляя значения коэффициентов a_j в уравнение (6.8.1), получаем:

$R(\lambda)\cdot k+S(\lambda)\cdot T+Q(\lambda)=0 \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.8.3)}$

Где $Q(\lambda),S(\lambda),Q(\lambda)$ — полиномы по степеням $\lambda$

$\begin{cases}Q(\lambda)&=a'_n\cdot\lambda^n+a_{n-1}'\cdot\lambda^{n-1}+...+a_1'\cdot \lambda+a_0'\\S(\lambda)&=a_{n}''\cdot\lambda^{n}+ a_{n-1}''\cdot\lambda^{n-1}+...+a_1''\cdot \lambda+a_0''\\R(\lambda)&=a_n'''\cdot\lambda^n+ a_{n-1}'''\cdot\lambda^{n-1}+...+ a_1'''\cdot\lambda+a_0''' \end{cases}$

Где a_j',a_j'',a_j''' — постоянные коэффициенты.

Рисунок 6.8.3 Отображение границы устойчивостина плоскость T,K. — Рисунок 6.8.3 Отображение границы устойчивости $\lambda_i$ на плоскость T,K.

Рисунок 6.8.3 Отображение границы устойчивости $\lambda_i$ на плоскость T,K.

g«Отображаем» точки мнимой оси на плоскости $\lambda_j = i\cdot\omega_j$ на плоскость (K,T) необходимо решить уравнение:

$R_1(\omega)\cdot k+i\cdot R_2(\omega)\cdot k+S_1(\omega)\cdot T+i\cdot S_2(\omega)\cdot T+\\+Q_1(\omega)+i\cdot Q_2(\omega)=0\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.8.4)}$

Совершенно очевидно, что подстановка в уравнение (6.8.4) обращается в тождество при некоторых значениях К и Т. (например, точке при $\omega_1$ соответствует точка 1, $\omega_2$ — точка 2, $\omega_3$ — точка 3 и так далее.) Чтобы найти значение К и Т, соответствующие границе Д-разбиения, необходимо решить уравнение (6.8.4). Приравнивания по отдельности чисто вещественную и чисто мнимую части, получаем:

$\begin{cases}R_1(\omega)\cdot k+S_1(\omega)\cdot T+Q_1(\omega)&=0\\R_2(\omega)\cdot k+S_2(\omega)\cdot T+Q_2(\omega)&=0 \end{cases} \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.8.5)}$

Это обыкновенная система двух линейных алгебраических уравнений. Для решения используем метод Крамера:

$k=\frac{\Delta_k}{\Delta};\ \ \ \ \ T=\frac{\Delta_T}{\Delta}\ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \ \mathbf{(6.8.6)}$

где: $\Delta$ — главный определитель, $\Delta_k,\Delta_T$ — вспомогательные определители системы:

$\Delta=\left|\begin{matrix}R_1(\omega)&S_1(\omega)\\ R_2(\omega)&S_2(\omega)\end{matrix}\right|;\Delta_k=\left|\begin{matrix}-Q_1(\omega)&S_1(\omega)\\-Q_2(\omega)&S_2(\omega)\end{matrix}\right|;\Delta_T=\left|\begin{matrix}R_1(\omega)&-Q_1(\omega)\\R_2(\omega)&-Q_2(\omega)\end{matrix}\right|$

Таким образом можно для каждого значения $\omega$ получить точку на плоскости K,T . Соединяя полученные точки получаем линию Д-разбиения на плоскости двух действительных параметров.

Свойства симметрии при изменении $i\cdot\omega$ заключаются в том, что линия при измененеи $\omega$ от 0 до $+\infty$ линия Д-разбиения совпадает с линией при измени от $-\infty$ до 0.

Например, если $\omega$ изменяется от $-\infty$ (точка С на рис) до нуля (точка А), то линия Д-разбиения – СВА, причем если построить линию Д-разбиения при $\omega$ изменяющейся от нуля до $+\infty$ , то эта линия совпадает с линией АВС, т.е. путь от до 0 и путь от 0 до проходит по одной и той же линии.

По аналогии с Д-разбиением на плоскости 1-го комплексного параметра, выясним правила определения возможной области устойчивости, т.е. правила штриховки.

Правила штриховки

Направление штриховки зависит от знака главного определителя системы $\Delta$ .

1) Если при движении по кривой Д-разбиения от меньших значений $\omega$ (от $-\infty$ ) к большим (до $+\infty$ ) главный определитель больше 0 (0″ alt=»\Delta>0″ src=»https://habrastorage.org/getpro/habr/upload_files/a42/dad/592/a42dad59201ef4be5ab9e7ad60ea6152.svg»>), то штриховка слева.

2) Если при движении по кривой Д-разбиения от меньших значений $\omega$ (от $-\infty$ ) к большим (до $+\infty$ ) главный определитель меньше 0 (<img source="\Delta<0" alt="\Delta) то штриховка справа.

Учитывая, что точки на плоскости (К,Т) при $\omega=\omega^*$ и $\omega =-\omega^*$ совпадают (что позволяет строить только одну ветвь Д-кривой, например от 0 до $-\infty$ ), легко показать, что главный определитель $\Delta$ при $\omega=\omega^*$ и $\omega =-\omega^*$ имеет разные знаки. Это означает, что на плоскость (К,Т) с какой-то из сторон линии Д-разбиение будет нанесена двойная штриховка.

Рисунок 6.8.4 Д-разбиение на плоскости двух параметров.

Важной особенностью Д-разбиения определяемой на основании решения системы (6.8.5) является наличие случаев, когда все определители ( $\Delta,\Delta_k,\Delta_T$ ) обращаются одновременно в нуль. То есть при определенных значениях $\omega^*$ $\Delta(\omega^*)=0;\Delta_k(\omega^*)=0;\Delta_T(\omega^*)=0$

Это означает, что вместо системы (6.8.5) – системы 2-х уравнений с 2-мя неизвестными получается одно уравнение с двумя неизвестными, т.к. уравнения становятся линейно-зависимыми (одно получается из другого линейной операцией, например умножением на какое-то число).

Такая же ситуация возникает если все определители равны бесконечности.

Наиболее частый случай – особая прямая проходит через точку плоскости (К,Т) при $\omega=0$ или при $\omega=\pm\infty$ (Прямая 2 на рисунке).

К разряду особых прямых необходимо отнести и прямые 1 и 3 на упомянутом рисунке (проходящие через точки Bи E, соответственно).

Правила штриховки в случае особых прямых учитывают, как ведет себя главный определитель $\Delta$ при «прохождении» соответствующей точки на Д-кривой, где он равен нулю:

-если главный определитель $\Delta$ меняет знак с + на – или наоборот, то особая прямая штрихуется одинарной штриховкой в соответствии с зонами соприкосновения, т. е. учитывается штриховка на кривой Д-разбиения вблизи этой точки. (Прямые 1 и 2 соответственно).

-если главный определитель $\Delta$ не меняет знак, то особая пряма не штрихуется и не рассматривается при отыскании областей устойчивости (прямая 3 на рисунке).

Определение возможных зон устойчивости

Далее выявляются замкнутые (или полузамкнутые области), образованные штриховкой вовнутрь. Такая область – возможная область устойчивости см. рис. 6.8.4

Далее необходимо взять какую-нибудь точку М из области (К=К_м, T=T_м) и подставив значение К и Т в характеристический полином системы D(s) определить устойчива или нет САР (например по Гурвицу или непосредственным вычислением всех полюсов или корней). Если при К=К_м, T=T_мСАР устойчива, то она будет устойчива и при любых значениях К и Т из этой области, если нет, то возможная область не стала областью устойчивости.

Дополнение

1) Выше предполагалось, что параметры К и Т линейно входят в коэффициенты характеристического уравнения. Если это не так, то система, подобная (6.8.5), принимает вид:

$\begin{cases}f_1(k,T,\omega) &=0;\\f_2(k,T,\omega)&=0. \end{cases}$

где f_1 — нелинейная функция содержащая реальную часть уравнения 6.8.4;

f_2 – нелинейная функция содержащая мнимую часть уравнения 6.8.4;

Решение этой системы (например по Ньютону-Рафсону) может дать неединственность решений. Тем не менее можно построить линия Д-разбиения. Правило штриховки – аналогичное вышеприведенному, т.е. если $\Delta$ >0, то слева и наоборот. В качестве главного определителя выступает якобиан:

$\Delta=\left|\begin{matrix}\frac{Df_1}{Dk}&\frac{Df_1}{DT}\\\frac{Df_2}{D_k}&\frac{Df_2}{DT}\end{matrix}\right|$

2) Метод Д-разбиения в полной мере применим и для систем с постоянным запаздыванием, когда характеристическое уравнение является не полиномом, а квазиполиномом:

$D(\lambda)=L(\lambda)+k\cdot N(\lambda)\cdot e^{-\lambda\cdot\tau}=0;$

Только зарегистрированные пользователи могут участвовать в опросе. Войдите, пожалуйста.

Использовали вы когда нибудть миллиметровку для графических расчетов САР?

Хотел бы, только не знаю где купить.

Проголосовали 16 пользователей.

Воздержался 1 пользователь.

Автоматизированная система управления технологическим процессом (АСУ ТП) гидроэлектростанции (ГЭС), как управляющая система сложным технологическим процессом, предъявляет повышенные требования к безопасности эксплуатации.

Предлагаемые технические решения прошли многократную проверку на десятках тепловых, атомных и гидроэлектростанциях России и за рубежом.

Программно-технические комплексы, входящие в состав САУ ГА (САУГ) выполняются на основе унифицированных технических, программных и информационных средств с использованием минимального числа типов и конструктивов аппаратуры, поддерживающих стандартные протоколы обмена данными. Программно-технические комплексы выполнены в соответствие международным стандартом IEC 1131-3, что дает возможность обеспечить простоту интеграции с системами сторонних производителей.

Всем событиям, дискретным и аналоговым сигналам присваивается метка времени в момент поступления или формирования в ПЛК с точностью не хуже 1 мс.

Предусмотрены средства резервирования для обеспечения высокой живучести и надежного функционирования системы при возможных отказах оборудования, ошибках персонала и возникновении непредвиденных ситуаций. Все цифровые устройства ПТК выполняют функции самодиагностики. Диагностика позволяет выявить возникновение отказа с точностью до типового элемента замены.

Выполнено резервирование критически важных компонентов, в том числе контроллеров, для обеспечения максимальной надежности и с безударным переключением (ручное и автоматическое в случае диагностики неисправности). Имеется возможность горячей замены резервированных компонентов. Среднее время восстановления работоспособности при любом единичном отказе любой функции – не более 1 часа;
Панели оснащены органами управления, светодиодной индикацией и терминалом (тачпанелью) оператора на передних дверях за застекленной поворотной рамой с замком.
Все панели оснащены индивидуальным автоматическим освещением и минимум двумя розетками 220VAC;
Панели имеют принудительную вентиляцию, управляемой по температуре внутри панелей;
Питание осуществляется от двух универсальных вводов: переменного 220VAC или постоянного (оперативного тока) 220VDC с беспрерывным переключением;
Внутреннее питание всех элементов и сигналов осуществляется напряжением 24VDC;
Модули поканальной гальванической развязки всех внешних (входных и выходных) дискретных и аналоговых сигналов с напряжением пробоя изоляции не ниже 2000В переменного тока;
Хранение программы и конфигурации в энергонезависимой памяти;
Блоки клемм с пружинным зажимом для всех информационных сигналов;
Циклический буфер архива событий в энергонезависимой памяти ПЛК более чем на 2000 запсией;
Возможность установки локального архива событий и значений за последний месяц внутри ПТК;

АСУ ТП ГЭС обеспечивает оптимальное управление технологическим процессом. Наша компания разработала уникальное программное обеспечение для автоматического управления гидроагрегатом. Эта система позволяет координировать работу всего оборудования ГЭС на основе получаемых данных от сенсоров и датчиков.

Мы предлагаем уникальные решения для управления гидроагрегатом САУ, основанные на передовых технологиях. Это позволяет реализовать любой режим работы, включая управление вспомогательным оборудованием и системами. Управление режимами работы гидроагрегатом и последовательностью включения оборудования происходит автоматически в зависимости от заданных параметров.

В условиях повышенной нагрузки или в ситуации аварийного закрытия, система управления автоматически адаптируется к изменяющимся условиям. Это обеспечивает высокую надежность эксплуатации и безопасности для оборудования и персонала. Кроме того, система управления гидроагрегатом осуществляет контроль за состоянием гидромеханических устройств и уровнем воды в приточных каналах.

На базе данной системы реализованы функции защиты от перегрузки по мощности и аварийной сигнализации. Она предотвращает нежелательные действия, которые могут повлечь за собой повышение риска безопасности персонала или оборудования. АСУ ТП ГЭС обеспечивает также возможность автоматики регулирования частоты и активной мощности, а также синхронизации гидроагрегата с сетью при его включении.

Система работает на основе контактных и бесконтактных сигналов от сенсоров и датчиков, обрабатывая данные и выдавая команды управления. Она осуществляет архивирование всех значений, параметров и событий в энергонезависимой памяти. Благодаря этому, персонал имеет возможность проанализировать работу оборудования, идентифицировать проблемы и быстро принять необходимые меры.

Мы поставляем нашу систему с полным пакетом документации, отражающим все аспекты эксплуатации, от установки и настройки до обслуживания и диагностики. Более того, мы обеспечиваем поддержку на уровне технического обслуживания и консультаций по всем вопросам, связанным с использованием нашего оборудования.

В основе всей концепции АСУ ТП ГЭС лежат принципы надежности, безопасности и эффективности. Основная задача системы — обеспечение надежной работы гидроэлектростанции, позволяющей генерировать электроэнергию с максимальной эффективностью при минимальных затратах и рисках.

Система АСУ ТП ГЭС — это результат многолетней работы наших специалистов, опирающийся на требования, которые выдвигаются к современным гидроэлектростанциям. Все технические решения, которые мы предлагаем, проходят многократное тестирование и проверку. Мы гарантируем высокое качество и надежность нашего оборудования и обслуживания.

Мы гордимся своей работой и постоянно стремимся к совершенству в разработке и внедрении систем управления для гидроэлектростанций. Мы верим, что наше оборудование и наши услуги могут значительно улучшить работу любой гидроэлектростанции, оптимизировать её технологический процесс и улучшить безопасность и эффективность эксплуатации.

В целом, наша система автоматического управления гидроагрегатом не только значительно облегчает работу персонала гидроэлектростанции, но и обеспечивает высокий уровень безопасности и эффективности эксплуатации оборудования.

Лекция 1. ОСНОВНЫЕ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ХАРАКТЕРИСТИКИ СИСТЕМ
АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ

Автоматизация
является одним из главных направлений
научно-технического прогресса и важным
средством повышения эффективности
производства. Современное промышленное
производство характеризуется ростом
масштабов и усложнением технологических
процессов, увеличением единичной
мощности отдельных агрегатов и установок,
применением интенсивных, высокоскоростных
режимов, близких к критическим, повышением
требований к качеству продукции,
безопасности персонала, сохранности
оборудования и окружающей среды.

Экономичное,
надежное и безопасное функционирование
сложных технических объектов может
быть обеспечено с помощью лишь самых
совершенных технических средств,
разработка, изготовление, монтаж, наладка
и эксплуатация которых немыслемы без
знания теории автоматического управления.

Теория
автоматического управления
(ТАУ) – совокупность знаний, позволяющих
создавать и вводить в действие
автоматические системы управления
объектами и технологическими процессами
с заданными характеристиками.

Первые теоретические
работы в области автоматического
управления появились в конце XIX в., когда
в промышленности получили широкое
распространение регуляторы паровых
машин, инженеры-практики стали сталкиваться
с трудностями при проектировании и
наладке этих регуляторов. Именно в этот
период выполнены ряд исследований, в
которых впервые паровая машина и ее
регулятор были проанализированы
математическими методами как единая
динамическая система.

Приблизительно
до середины 20-го столетия теория
регуляторов паровых машин и котлов
развивалась как раздел прикладной
механики. Параллельно разрабатывались
методы анализа и расчета автоматических
устройств в электротехнике. Формирование
ТАУ в самостоятельную научную и учебную
дисциплину произошло в период с 1940 по
1950 годы. В это время были изданы первые
монографии и учебники, в которых
автоматические устройства различной
физической природы рассматривались
едиными методами.

В настоящее время
ТАУ наряду с новейшими разделами так
называемой общей теории управления
(исследование операций, системотехника,
теория игр, теория массового обслуживания)
играет важную роль в совершенствовании
и автоматизации управления производством.

ТАУ вместе с теорией
функционирования элементов систем
управления (датчиков, регуляторов,
исполнительных механизмов) образует
более широкую отрасль науки – автоматику.
Автоматика, в свою очередь, является
одним из разделов технической
кибернетики.
Техническая кибернетика изучает сложные
автоматизированные системы управления
технологическими процессами (САУТП) и
предприятиями (САУП), построенными с
использованием управляющих электронных
вычислительных машин.

Основными понятиями,
использующимися в теории автоматического
управления (ТАУ) и регулирования (ТАР),
являются: система автоматического
управления (САУ) или регулирования
(САР), объект управления (ОУ), управляемая
величина Y(t), возмущающее воздействие
F(t), задающее воздействие X(t) и управляющее
воздействие (t),
автоматическое управляющее устройство
(АУУ), алгоритм управления U(t), обратные
связи (ОС) (главные, внутренние,
компенсирующие) (рис.1.1).

Рис. 1.1. Схема
взаимодействия объекта управления и
АУУ в САУ

Управление
каким-либо объектом (объект управления
будем обозначать ОУ) есть воздействие
на него в целях достижения требуемых
состояний или процессов. В качестве ОУ
может служить самолет, станок,
электродвигатель и т.п. Управление
объектом с помощью технических средств
без участия человека называется
автоматическим управлением.

Основной задачей
автоматического
управления
является поддержание определенного
закона изменения одной или нескольких
физических величин, характеризующих
процессы, протекающие в ОУ, без
непосредственного участия человека.
Эти величины называются управляемыми
величинами.
Если в качестве ОУ рассматривается
хлебопекарная печь, то управляемой
величиной будет температура, которая
должна изменяться по заданной программе
в соответствии с требованиями
технологического процесса.

Системой
автоматического управления
называется совокупность объекта
управления (ОУ) и управляющего устройства,
взаимодействующих между собой в
соответствии с алгоритмом управления.

Объект управления
представляет собой совокупность
технических средств (машин, устройств,
алгоритмов и др.), которая нуждается в
оказании организованных воздействий
извне для достижения поставленной цели
управления в соответствии с алгоритмом
управления.

Управляемый
параметр
(выходной параметр объекта) Y(t) –
физическая величина (координата) объекта,
которая преднамеренно изменяется или
сохраняется неизменной в процессе
управления.

Алгоритмом
функционирования
называют совокупность правил Y_тр(t),
определяющих характер изменения
выходного параметра объекта.

Например,
электрическая
система –
совокупность устройств, обеспечивающих
единство процессов генерирования,
преобразования, передачи, распределения
и потребления электрической энергии
при обеспечении ряда требований к
режимным параметрам (частоте, напряжению,
мощности и т.д.). Электрическая система
спроектирована таким образом, чтобы
при нормальных условиях эксплуатации
эти требования выполнялись, то есть
правильно
выполнялся технический процесс. В данном
случае алгоритм
функционирования
электрической системы реализован в
конструкции входящих в ее состав
устройств (генераторов, трансформаторов,
линий электропередачи и т.д.) и в
определенной схеме их соединения.

Алгоритм управления
U(t) есть
совокупность предписаний, определяющих
характер воздействий на объект с целью
осуществления его алгоритмов
функционирования.

Автоматическое
устройство управления (АУУ)
вырабатывает и осуществляет воздействие
на объект соответственно требуемому
алгоритму управления U(t).

Сигнал в
автоматике
– определенная
физическая величина, отображающая в
соответствии с принятой условностью
информацию, содержащуюся в воздействии.

При изучении
процессов управления в ТАУ абстрагируются
от физических и конструктивных
особенностей САУ и вместо реальных САУ
рассматривают их адекватные математические
модели. Поэтому основным
методом исследования в ТАУ
является математическое
моделирование.

Впервые сведения об автоматах появились в начале нашей эры в работах Герона Александрийского «Пневматика» и «Механика», где описаны автоматы, созданные самим Героном и его учителем Ктесибием: пневмоавтомат для открытия дверей храма, водяной орган, автомат для продажи святой воды и др. Идеи Герона значительно опередили свой век и не нашли применения в его эпоху.

В Средние века значительное развитие получила имитационная «андроидная» механика, когда конструкторы-механики создали ряд автоматов, подражающих отдельным действиям человека, и, чтобы усилить впечатление, изобретатели придавали автоматам внешнее сходство с человеком и называли их «андроидами», то есть человекоподобными. В настоящее время подобные устройства называют роботами, в отличие от широко распространенных во всех сферах человеческой деятельности устройств автоматического управления, которые называют автоматами.

В XIII в. немецкий философ-схоласт и алхимик Альберт фон Больштадт построил робота для открывания и закрывания дверей.

Весьма интересные андроиды были созданы в XVII—XVIII вв. В XVIII в. швейцарские часовщики Пьер Дро и его сын Анри создали механического писца, механического художника и др. Прекрасный театр автоматов был создан в XVIII в. русским механиком-самоучкой Кулибиным. Его театр, хранящийся в Эрмитаже, помещен в «часах яичной фигуры».

В зачаточном виде многие положения Теории Автоматического Управления содержатся в Общей теории (линейных) регуляторов, которая была разработана, в основном, в 1868—1876 гг. в работах Д. Максвелла и И. Вышнеградского. Основополагающими трудами Вышнеградского являются: «Об общей теории регуляторов», « О регуляторах непрямого действия». В этих работах можно найти истоки современных инженерных методов исследования устойчивости и качества регулирования.

Решающее влияние на развитие отечественной методологии исследований теории автоматического управления сыграли работы выдающегося советского математика Маркова А. А., основоположника т.н. конструктивистской школы математики, автора огромного количества работ по теории алгоритмов и математической логике. Эти исследования нашли применение в научной и практической деятельности академика Лебедева С. Г. по военной тематике — автоматах управления торпедами и наведения орудий и устойчивости крупных энергосистем.

К началу XX века и в первом его десятилетии теория автоматического управления формируется как общенаучная дисциплина с рядом прикладных разделов.

Автоматика — отрасль науки и техники, охватывающая теорию и практику автоматического управления, а также принципы построения автоматических систем и образующих их технических средств.

Объект управления — система, в которой происходит подлежащий управлению процесс. Взаимодействие с ОУ происходит через входы (которые являются причинами появления процессов в ОУ) и выходы (которые являются процессами — следствиями)

Управление — процесс на входе объекта управления, обеспечивающий такое протекание процесов на выходе объекта управления, которое обеспечивают достижение заданной цели управления.

Цель — желаемое поведение процессов на выходе объекта управлениия.

управляемые
неуправляемые

Система автоматического управления (САУ) включает в себя объект управления и устройство управления.

Устройство управления — совокупность устройств, с помощью которых осуществляется управление входами объекта управления.

Регулирование — частный случай управления, цель которого заключается в поддержании на заданном уровне одного или нескольких выходов объекта управления.

Регулятор — преобразует ошибку регулирования ε(t) в управляющее воздействие, поступающее на объект управления.

Задающее воздействие g(t) — определяет требуемый закон регулирования выходной величины.

Ошибка регулирования ε(t) = g(t) — y(t), разность между требуемым значением регулируемой величины и текущим её значением. Если ε(t) отлична от нуля, то этот сигнал поступает на вход регулятора, который формирует такое регулирующее воздействие, чтобы в итоге с течением времени ε(t) = 0.

Возмущающее воздействие f(t) — процесс на входе объекта управления, являющийся помехой управлению.

Системы автоматического управления:

разомкнутые
замкнутые

1.Разомкнутая система: а. система программного управления. УУ выдает управляющее воздействие не получая информации о состоянии системы на основании каких либо признаков, временной программы. (простота и повышенная надежность, не высокое качество управления) б. СУ по возмущению. УУ вырабатывает управляющее воздействие на основе информации по величине возмущающего воздействию на сист. 2.Замкнутая система: УУ вырабатывает управляющее воздействие на основе измеренной информации по состоянию объекта по выбранному параметру. 3.Комбинированная система: УУ вырабатывает управ воздействие на основе информации о параметрах объекта и на основе информации возмущающего воздействия.

1.1. Основные понятия и определения

Типовая схема САУ

Функциональная схема элемента — схема системы автоматического регулирования и управления, составленная по функции, которую выполняет данный элемент.

Выходные сигналы — параметры, характеризующие состояние объекта управления и существенные для процесса управления.

Выходы системы — точки системы, в которых выходные сигналы могут наблюдаться в виде определенных физических величин.

Входы системы — точки системы, в которых приложены внешние воздействия.

помехи — сигналы, не связанные с источниками информации о задачах и результатах управления.
полезные — сигналы, связанные с источниками информации о задачах и результатах управления.

одномерные — системы с одним входом и одним выходом.
многомерные — системы с несколькими входами и выходами.

READ Камера заднего вида hyundai creta