Разработка автоматизированной системы управления многоступенчатых регенеративных прогревателей (стр. 2 из 5)
Непосредственный преобразователь электрической энергии как объект управления в соответствии с предлагаемым подходом представляет собой дискретную нелинейную систему, выходными координатами которой являются величина, фаза, частота и форма выходного напряжения, входного и выходного тока, возмущающие воздействия - изменения параметров входного напряжения, управляющие воздействия - системы двух переключающих функций: амплитуды и фазы.
Все функции по управлению в ВЭМС можно разделить на две группы:
· управление по отработке НПЭ внешних управляющих воздействий;
· управление преобразованием электрической энергии.
Вентильный преобразователь независимо от принципа управления и выполняемых функций обеспечивает управление ТО путем воздействия на процесс преобразования параметром электрической энергии. Для удовлетворения всех требований при организации управления процессом преобразования энергии в электромеханических системах вентильные преобразователи должны обеспечивать с помощью управляющих воздействий управление формой, амплитудой, частотой и фазой напряжений на выходе силового блока преобразователя электрической энергии.
Такие воздействия в соответствии с предлагаемым подходом и ММ НПЭ могут быть обеспечены по двум каналам путем задания переключающих функций.
В основе рассмотренного ВП положена тиристорная шестипуьсная мостовая схема.
Принципиальная схема системы ВП-МПТ имеет следующий вид:
Рисунок 5
Здесь СУ – система управления, Р – регулятор, ЗУ – задающее устройство.
2 РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ
Цепь ВП можно описать следующим дифференциальным уравнением:
МПТ для данной системы описывается следующими дифференциальными уравнениями:
Имея данные уравнения можно записать ММ пространства состояния в нормальной форме Коши системы ВП-МПТ:
Проведем идентификацию ММ:
1. Температурный коэффициент.
2. Сопротивление обмотки возбуждения в нагретом состоянии.
3. Номинальный ток обмотки возбуждения.
4. Номинальная мощность обмотки возбуждения.
5. Номинальная мощность обмотки якоря.
6. Номинальный ток обмотки якоря.
7. Номинальная угловая скорость при известной частоте вращения.
Обозначим С=к*Фн и вычислим как отношение номинальной ЭДС двигателя к номинальной угловой скорости.
8. Номинальное сопротивление цепи якоря.
9. Относительное сопротивление цепи якоря.
10. Номинальный момент нагрузки двигателя.
11. Момент, развиваемый двигателем, идет на покрытие механических потерь и преодоление момента сопротивления нагрузки.
12. Общая мощность на валу двигателя.
13. Мощность электрических потерь.
14. Номинальная мощность.
15. Выбор тиристоров осуществляется по току и напряжению: ток после мостовой схемы должен превышать якорный на 20%; напряжение так же должно быть больше в 1,4 раза напряжения цепи якоря
При использовании управляющего напряжения 10В получаем следующие параметры:
Структурная схема данной ММ имеет вид:
Рисунок 6
Здесь РС – регулятор скорости.
Для нахождения ММ вход-выход необходимо отыскать обратную матрицу:
Нахождение присоединенной матрицы:
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
; 
.Присоединенная матрица имеет вид:
Тогда обратная матрица:
Передаточная матрица вход-состояние примет вид:
Передаточная матрица вход-выход имеет вид:
Тогда:
3 ОЦЕНКА НАБЛЮДАЕМОСТИ, УПРАВЛЯЕМОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ
ММ системы в общем виде:
Так как устойчивость, управляемость и наблюдаемость МПТ определяется только для входного воздействия
, то: 
Следовательно:
ПФ системы по входному воздействию
: 
Устойчивость – свойство системы, характеризующее ее способность возвращаться в исходное состояние при снятии с системы возмущающего воздействия, которое вывело ее из этого состояния.
Определим устойчивость разомкнутой системы по критерию Рауса-Гурвица. При положительности коэффициентов характеристического полинома необходимым и достаточным условием устойчивости системы является положительность определителей.
Представим ПФ в виде:
Определитель Гурвица для данной системы:
- положителен; 
- положителен;
- положителен.
По определению если коэффициенты характеристического полинома и определители положительные, то система устойчивая. Следовательно: система устойчивая.
Управляемость – выяснение возможности системы переходить в любое заданное состояние при воздействии на него задающим сигналом ограниченной амплитуды.