CC BY
29
Воронов А.Ю., Герасимов В.А.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ДУГА В КАНАЛЕ ПЛАЗМАТРОНА ПРИ СЛУЧАЙНЫХ ГАЗОДИНАМИЧЕСКИХ ВОЗМУЩЕНИЯХ
Анализ статической вольтамперной характеристики электрической дуги в области малых токов показывает, что для ее устойчивого горения источник питания должен иметь круто падающую вольтамперную характеристику, т.е. обладать свойствами источника тока. Среди всех возможных вариантов реализации источника тока для стабилизации режима горения дуги, с учетов всех особенностей, оптимальным является замкнутая система автоматического регулирования (САР) с обратной связью по току [ 1 ].
Настойку параметров и исследование работы САР удобнее всего производить на математической модели. Вместе с тем, для более качественного моделирования процессов, происходящих на реальном объекте, необходимо точное математическое описание всех компонентов САР, и в особенности, такого сложного и нестационарного объекта, как сжатая электрическая дуга в канале плазматрона. Для получения данных об изменяющемся напряжении на дуге были проведены некоторые опыты, в ходе которых были получены осциллограммы токов и напряжений на сжатой электрической дуге [2].
Анализ снятых осциллограмм показал, что газодинамические возмущения, действующие на сжатую электрическую дугу в канале плазматрона, приводят к случайным изменениям положения точки анодной привязки. Результатом этого является изменение длины дуги и, соответственно, напряжения на дуге. При этом характер изменения напряжения на дуге носит преимущественно случайный характер. Поэтому при составлении математической модели сжатой дуги изменяющееся напряжение на дуге можно рассматривать как случайный процесс.
Из теории случайных процессов в системах автоматического управления известно, что если на вход линейного звена (фильтра) заданной структуры подать белый шум, то на его выходе можно получить отфильтрованный сигнал с известной спектральной плотностью. В данном случае, сигнал на выходе фильтра - это изменяющееся напряжение на дуге., спектральную плотность которого можно получить, обработав данные снятых осциллограмм. Поэтому, в ходе составления математической модели дугового промежутка пришлось решать задачу, обратную описанной - нахождение передаточной функции фильтра по заданной спектральной плотности выходного сигнала [3,4]. В результате расчетов, проведенных в электронном пакете МаШСАЭ, была получена передаточная функция фильтра:
Щр) =---->
(\ + Т1Р)(1 + Т2р)
где к, Ть Т2 - параметры фильтра: к = 2,103; Т} = 4.095 • 10~3 с; Т2 = 1,365-10"3 с.
Полученные результаты позволяют реализовать сжатую электрическую дугу в канале плазматрона как модель объекта регулирования САР с учетом случайных внешних воздействий. Очевидно, что повышение достоверности и точности математического описания объекта регулирования позволяет ожидать получение достаточно точных результатов синтеза регулятора и, как следствие этого, высокого качества процесса регулирования.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воронов А.Ю., Герасимов В.А. Повышение эффективности розжига жидкого углеводородного топлива за счет применения плазменного розжига. Научно-техническая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс»- Владивосток: ДВГТУ, 2008.
2. Воронов А.Ю., Герасимов В.А. Исследование характеристик сжатой электрической дуги в канале плазматрона. Научно-техническая конференция «Молодежь и научно-технический прогресс-Владивосток: ДВГТУ, 2008.
3. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического правления — Спб.: Профессия, 2003 -747с.
4. Сергиенко А.Б. Цифровая обработка сигналов — Спб/. Питер, 2003 — 604с.
