15. Выводы:

В данной работе было произведено исследование системы электропитания с регулируемым источником, а также выполнена ее поэтапная оптимизация с целью повышения качества регулирования и улучшения переходных процессов и стационарных режимов.

В первой части работы была исследована нагрузка. Двумя способами получено описание звена нагрузки: в виде сокращенной записи дифференциального уравнения и в виде передаточной функции. Результаты совпадают, что говорит о правильно проведенных расчетов. Также были построены экспериментально и теоретически переходная характеристика и амплитудно-фазовая частотная характеристика звена нагрузки. Данные характеристики позволяют анализировать изменение выходного сигнала звена в зависимости от входного.

Во второй части работы было проведено исследование и поэтапная оптимизация системы автоматического управления. По найденному характеристическому полиному была определена область устойчивости системы. Путем установки коэффициента передачи датчика К_Д=0,1 система была разделена на сильноточную и слаботочную. К системе предъявлялись следующие требования: статизм 5%, перерегулирование 15%. На характеристики системы мы могли воздействовать только путем изменения коэффициента передачи регулятора, т.к. изменение К_Д приводило к неравенству нулю ЭДС регулируемого источника в нормальном установившемся режиме. Было доказано, что изменением К_р невозможно достичь заданных критериев качества. При увеличении К_р статизм уменьшался, а перерегулирование увеличивалось. Поэтому было принято решение реализовать астатическое управление, которое позволило обеспечить нулевой статизм. Но при вводе астатического управления система замедлилась.

На последнем этапе оптимизации было проведено ускорение системы. Для ускорения системы нужно было скомпенсировать самую медленную составляющую системы, постоянную времени исполнительного механизма. Но после компенсации в системе оставалось два звена с близкими постоянными времени. И близость этих постоянных времени приводила к тому, что в системе возникала такая постоянная времени, которая больше самой большой постоянной времени звеньев. И это затрудняло ускорение системы. Поэтому необходимо рассматривать систему в целом, а не по отдельным ее элементам.

Для достижения нужного ускорения были изменены параметры нагрузки так чтобы уменьшить ее постоянную времени. Ускорение системы осуществлялось с помощью пропорционально-интегрирующего звена.

При оценке теоретических и экспериментальных данных наблюдалась погрешность. Ее причиной является учет не всех составляющих движения. При расчете перерегулирования мы учитывали только составляющую имеющую самый высокий показатель колебательности, а при расчете длительности переходного процесса только самую медленную составляющую. В программе РИТМ учитываются все составляющие.

К системе предъявлялись следующие требования:

Перерегулирование 15 %

Статизм 5 %

Длительность переходных процессов 0,435 с

E_max=777,6 В

Путем оптимизации мы добились следующих параметров системы:

Перерегулирование 13,034 %

Статизм 0 %

Длительность переходных процессов 0,211 с

E_max=443,4 В

Наша система удовлетворяет всем предъявленным требованиям. Благодаря нулевому система способна поддерживать показатели нагрузки на необходимом уровне в нормальном и аварийном режиме. Нахождение максимального ЭДС и перерегулирования в допустимых пределах говорит об отсутствии в системе опасных перегрузок. Высокое быстродействие позволяет оперативно реагировать на какие-либо отклонения сети от нормального режима.