水轮机调节系统动态特性及参数整定.ppt
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1、赵斌娟 讲师,主 讲 人,流 体 机 械 自 动 控 制,目 录,第一章 概 述,第二章 机械液压调速器,第三章 电气液压调速器,第四章 微机调速器,第五章 调速器与调节对象的动态特性,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,一、数学模型,结构框图,调速器,调节对象,Gr(s),Gt(s),Gg(s),流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,这是一个三输入单输出系统(若无测频微分,实际上与c即为一回事)。,一、数学模型,一般主要关
2、心的闭环传递函数为:和 两种。,对给定信号,闭环传递函数为:,式中 为调节系统开环传递函数。,对负荷扰动,闭环传递函数为:,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,一、数学模型,1、对PI型(不含测频微分电路,即当 时)式中为根轨迹增益:(只与工况有关),(P201 式7-5),流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,一、数学模型,2、对PID型(含测频微分电路)式中为根轨迹增益:(只与工况有关,因为,k由测频微分电路确定),(P201 式7-6),流体机械自动控制,江苏
3、大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,1、开环对数频率特性(以PI型为例)Matlab软件分析,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,能源与环境学院,水轮机调节及辅助设备,二、频率特性与根轨迹,1、开环频率特性(以PI型为例),第七章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,增益裕量,相位裕量,1、开环频率特性(以PI型为例)校正装置参数,对,的影响(P203表7-1)。由表中数据前5列可见:增加,增加,增加,稳定性增强。由表中数据后5列
4、可见:增加,增加,增加,稳定性增强。,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,2、根轨迹分析(以PI型为例)根轨迹方程为:由于 所以,根轨迹方程变为:则有:所以:,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,2、根轨迹分析(PI型)根轨迹如图所示:(a),流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调
5、节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,2、根轨迹分析(PI型)根轨迹如图所示:(b)Td 相当大,以致,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,2、根轨迹分析(PI型)根轨迹如图所示:(c)但十分接近,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,2、根轨迹分析 PI型根轨迹分析 水轮机调节系统是一个条件稳定系统,Kd 增加可能导致系统不稳定。Td 的取值对根轨迹形状将产生影响,T
6、d 增加,越过虚轴时的 Kd值变大。由于 Kd 仅取决于对象参数,故这样对系统稳定有利。过分使 Td 增加,可能在虚轴附近存在极点,动态品质变差。,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,(PID型)根轨迹如图所示:(a)Tn 较小,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,(PID型)根轨迹如图所示:(b)Tn 较大,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二
7、、对数频率特性与根轨迹,(PID型)根轨迹如图所示:(c)Tn 进一步增大 而且靠近,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,二、对数频率特性与根轨迹,PID型根轨迹分析 系统仍为条件稳定系统。Tn 对根轨迹影响也较大。Tn 增加,越过虚轴时的增益变大,因此对系统稳定有利(因为 Kn 也只与对象有关)。过分使 Tn 增加,也可能在虚轴附近出现极点,使系统动态品质变差。,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第一节 水轮机调节系统动态特性,三、稳态误差,由闭环传递函数知系统为零阶无差度系统,则在阶跃负荷
8、扰动mg0作用下将有稳态位置误差。对阶跃负荷扰动:显然,若,则(无静差)。对转速给定信号:即:显然,若,则,。,(P208 式7-14),(P208 式7-19),流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第二节 水轮机调节系统稳定性分析,一、稳定域,系统闭环特征方程 对该方程应用代数判据侯维智判据,可导出系统的稳定域。,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第二节 水轮机调节系统稳定性分析,一、稳定域,1、PI型 可绘制稳定域,令,(a)、额定工况,流体机械自动控制,江苏大学,第六章 水轮机调节系统动态特性及参数整定,第二节 水轮机
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