Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Братский государственный университет»

А.Н. Дойников

И.В. Игнатьев

О.К. Крумин

МНОГОМЕРНЫЕ И МНОГОСВЯЗНЫЕ СИСТЕМЫ.

УПРАВЛЕНИЕ КАЧЕСТВОМ ПЕРЕХОДНЫХ ПРОЦЕССОВ

Учебное пособие

Братск 2009

УДК 621.311

Дойников А.Н., Игнатьев И.В., Крумин О.К. Многомерные и многосвязные системы. Управление качеством переходных процессов : учеб. пособие. – Братск : ГОУ ВПО «БрГУ», 2009. – 200 с.

В учебном пособии на примере одного из самых сложных технических объектов – электроэнергетической системы – рассмотрены актуальные вопросы математического моделирования и эквивалентирования многосвязных систем для целей управления их динамическими свойствами. Представлены схемы использования традиционных моделей и методов для синтеза фундаментальной матрицы и управления ее собственными значениями. Основное внимание уделено приемам глубокого эквивалентирования большой системы относительно последовательно фиксируемых контуров регулирования для выбора настроечных параметров, обеспечивающих высокую степень устойчивости.

Предназначено для студентов, обучающихся по специальности 220201.65 «Управление и информатика в технических системах»; ЭЭС используется в качестве объекта исследования в связи с тем, что в ГОУ ВПО «БрГУ» для этой специальности выбрана специализация «Управление и информатика в системах энергоснабжения».

Рецензенты:

Кафедра «Управление техническими системами» (Иркутский гос. ун-т путей сообщения) Крюков А.В., д-р техн. наук, профессор кафедры «Электроснабжение железнодорожного транспорта» (Иркутский гос. ун-т путей сообщения)

© ГОУ ВПО «БрГУ», 2009

© Дойников А.Н., Игнатьев И.В., Крумин О.К., 2009

Введение

Развитие электроэнергетических систем (ЭЭС) (прил. 6), сопровождающееся усложнением их схем и режимов, предъявляет новые требования к методам анализа устойчивости.

При этом особенно актуальной становится задача определения запасов статической устойчивости текущих и планируемых режимов, которая заключается в оценке их близости к границе, отделяющей устойчивые состояния ЭЭС от неустойчивых.

Для определения запасов устойчивости в работающей или проектируемой электрической системе (ЭС), параметры которой известны, и для выбора мероприятий, улучшающих устойчивость, необходим анализ (расчеты) устойчивости с определением критических параметров.

При решении задач анализа проверяется устойчивость заданного установившегося режима (УР), определяется предельный по устойчивости режим ЭС, оцениваются некоторые показатели качества переходного процесса (ПП).

Задачи синтеза сводятся к отысканию схем, характеристик оборудования, в том числе и регулирующих устройств, при которых изменения параметров режима в ПП будут иметь желательный (заданный заранее) характер. В результате синтеза выявляются схемы и параметры систем в их силовой части, настройки регулирующих устройств, а в некоторых случаях и их структуры. Между задачами анализа и синтеза не существует резко выраженной границы: так, перебором различных вариантов при анализе решаются задачи, относящиеся к синтезу, и т.д.

Большое значение имеет управление ПП в действующих ЭС. При решении задач управления, в отличие от задач анализа, параметры режима системы рассматриваются не как заданные, а как изменяющиеся под действием регулирующих устройств. Представленные задачи требуют математического аппарата, обеспечивающего решение уравнений движения системы.

В зависимости от сделанных допущений, продиктованных, в свою очередь, постановкой задачи, оперируют с линейными или нелинейными дифференциальными уравнениями (ДУ). Эти уравнения объединяются с системой алгебраических уравнений, описывающих сеть. При малых возмущениях удобнее пользоваться линеаризованными уравнениями, позволяющими судить о процессах по виду корней характеристического уравнения (ХУ), устанавливая, каков будет вид малых отклонений параметров (апериодические или периодические, затухающие или нарастающие). Возможно применение практических критериев устойчивости, которые дают качественную оценку процесса – «устойчиво», «неустойчиво». Задачи синтеза могут решаться, исходя из получения желательных динамических и статических свойств системы. Задача управления ПП при этом формулируется математически.

Информация о запасах статической устойчивости используется для разработки мероприятий по повышению надежности электроснабжения, решения вопросов об установке специальных устройств, предназначенных для обеспечения устойчивости в нормальных и аварийных режимах.

В настоящем пособии рассмотрены вопросы моделирования и эквивалентирования многосвязных систем с целью управления их динамическими свойствами, определяемыми вещественными частями характеристических корней линеаризованных ДУ, а также изложены схемы использования традиционных моделей и методов для синтеза фундаментальной матрицы и управления ее собственными значениями. Основное внимание уделено приемам глубокого эквивалентирования большой системы относительно последовательно фиксируемых контуров регулирования для выбора настроечных параметров, обеспечивающих высокую степень устойчивости.

Пособие содержит необходимый теоретический материал и практические рекомендации к выполнению варианта индивидуального задания (ВИЗ) на курсовой проект (КП) по дисциплине «Теория автоматического управления».