Исследование эффективности настройки методом Миронова В.Д. каскадной АСР с регулятором и дифференциатором
Введение
Благодаря интенсивному развитию вычислительной техники в наше время, возникает большое количество методов, созданных для качества функционирования систем автоматических систем регулирования (АСР) объектов теплоэнергетики.
При применении новых способов настройки АСР, возникают значительные затруднения, самые главные из которых вызваны особенностями реальных теплоэнергетических объектов управления. Наличие транспортных запаздываний и неконтролируемых случайных возмущений, невозможность введения большого числа дополнительных информационных каналов, которые позволяют наблюдать за состоянием объекта, недетерминизм систем автоматического управления.
Рассматривая существующие методы расчета АСР, можно сделать вывод, что они не позволяют полноценно учесть особенности объектов; при использовании численных методов необходимо учитывать наличие ограничений на запас устойчивости контуров системы.
Содержание
Аннотация……………………………………………………………………..…… 5
Введение………………………………………………………………………..…… .8
ГЛАВА 1. ДВУХКОНТУРНЫЕ АСР И МЕТОДЫ ИХ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ…………………………………………………………………..….... 9
1.1. Двухконтурные АСР………………………………………..……………..….. 9
1.1.1 Каскадная АСР…………………………………………………..………..9
1.1.2 АСР с регулятором и дифференциатором ……………………………..………..10
1.1.3 Комбинированная АСР………………………………………………... 11
1.2 Критерии оптимальности динамической настройки…………...……... 11
1.2.1 Обеспечение заданного запаса устойчивости АСР……………….. 11
1.2.2 Обеспечение заданного качества работы АСР……………………. 13
1.3 Методы динамической настройки……………………………...……...….. 15
1.3.1 Расчет на m и Кр/Ти = max………………………………………….... 15
1.3.2 Расчет на M и Кр/Ти = max…………………………………………... 16
1.3.3 Метод многомерного сканирования………………………………... 18
1.3.4 Методы многомерной оптимизации……………………………….. 19
1.3.4.1 Метод деформируемого многогранника (метод Нелдера-Мида)…………………… 19
1.3.4.2 Метод генетического поиска………………….……………….. 19
Выводы по ГЛАВЕ 1……………………….................................................................20
ГЛАВА 2. ПРАКТИКА НАСРОЙКИ ДВУХКОНТУРНОЙ АСР………..….... 21
2.1. Прямой поиск параметров на объекте ...……………………………..….22
2.2. Компенсированная настройка параметров (метод Миронова) …..….22
Выводы по ГЛАВЕ 2………………………..................................................................35
ГЛАВА 3. АППРОКСИМАЦИЯ ИНЕРЦИОННОЙ ЧАСТИ ОБЪЕКТА АПЕРИОДИЧЕСКИМ ЗВЕНОМ…………………………………………..….... 37
3.1. Получение переходной характеристики инерционной части объекта .….37
Выводы по ГЛАВЕ 3……………………….................................................................44
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДОВ ДИНАМИЧЕСКОЙ НАСТРОЙКИ…..........………………………………..….... 44
4.1. Показатель относительной инерционности участков объекта управления….….44
4.2. Прямой поиск параметров на объекте ...……………………………..…...45
4.3. Результаты проведенных расчетов…......……………………………..…...46
4.4. Анализ полученных результатов …..………………………………..…….47
Выводы по ГЛАВЕ 4……………………….................................................................47
Заключение…………………………………………………………………..…… .48
Список литературы……………………………………………………………... 49
Приложение 1. Сравнительная таблица применимости метода В.Д. Миронова………………………………..……………………………...……...….. 51
Приложение 2. Расчет MathCad…….……………………………...……...….. 73
Список литературы
А.В. Андрюшин, В.Р. Сабанин, Н.И. Смирнов. Управление и инноватика в теплоэнергетике. – Москва: Издательский дом МЭИ, 2000
Ротач В.Я. К расчету систем автоматического регулирования со вспомогательными информационными каналами методом многомерного сканирования // Теплоэнергетика. 2001. №11. с. 61-65
Миронов В.Д. Регулирование с опережающим импульсом / Известия ВТИ. – 1948. №8.
Стефани Е.П. Основы расчета настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. - М.:Энергия, 1972. – 376с.
Смирнов Н.И., Сабанин В.Р., Репин А.И. Структурная и параметрическая оптимизация каскадных САР с использованием эволюционных алгоритмов
https://pandia.ru/text/79/024/25737.php Модифицированный генетический алгоритм для задач оптимизации в управлении Ложкин Николай Семенович
Генетические алгоритмы, искусственные нейронные сети и проблемы виртуальной реальности – Харьков, Основа, 1997
http://electrik.info/main/school/1657-avtomaticheskoe-regulirovanie-i- upravlenie.html Автоматическое регулирование и управление
Плетнев Г.П Автоматизированное управление объектами тепловых электростанций
https://www.elibrary.ru/item.asp?id=44489112 Акулова А.Ш., Фартушин В.Ю. – Роль теплоэнергетики в экономики России
http://mosenergoinform.ru/tec.htm ТЭЦ Москвы
Плетнев Г.П. Автоматизация технологических процессов и производств в теплоэнергетике. М.: Издательский дом МЭИ. 2007. 352 с.
Ротач В.Я. Расчет динамики промышленных автоматических систем регулирования. М., «Энергия», 1973. 440 с. ил.
Рыжкин В.Я. Тепловые электрические станции: Учебник для вузов/ Под ред. В.Я. Гиршфельда. – 3-у изд., перераб. И доп.–М.: Энергоатомиздат, 1987. 328 с. ил.
Приложение 1.
Сравнительная таблица применимости метода В.Д. Миронова
IN = 1,106 Компенсированная настройка двухконтурных АСР с дифференциатором
Wyω= 0.08*e-23*ω*j30*ω*j+12Wzω= 0.1*e-10*ω*j50*ω*j+1*15*ω*j+1
Относительная инерционность
IN = 1,106
Тип настройки Дифференциатор и К
При этом варианты, АЧХ замкнутых контуров которых превышают выбранное допустимое значение частотного показателя колебательности M, в дальнейших расчетах не учитываются.
Для каждой из оставшихся совокупностей параметров настройки АСР вычисляется критерий оптимальности.
Завершение сканирования – выбор настройки, при которой критерий имеет, учитывая все ограничения, наименьшее значение.
Если же оптимум найден вблизи границы пространства поиска, следует расширить выбранную область и начать сканирование заново.
Методы многомерной оптимизацииМетод деформируемого многогранника (метод Нелдера-Мида)Метод деформируемого многогранника Нелдера-Мида с расчетом АСР при ограничении на запас устойчивости по основной регулируемой величине y(t) рассчитывается по данному алгоритму:Для начала определяется начальная точка с настроечными параметрами дифференциатора (Кд, Тд по WμypWμzp и Кп, Ки по Wμyp+Wμzp∙Wдp .Выполняется анализ переходных процессов