CC BY
38
Воронов А.Ю.. Герасимов В.А.
ИССЛЕДОВАНИЕ МОДЕЛИ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ТОКА
ДУГИ В КАНАЛЕ ПЛАЗМАТРОНА
Среди всех возможных вариантов реализации источника питания для стабилизации режима горения дуги, с учетов всех особенностей, оптимальным является замкнутая система автоматического регулирования (САР) с обратной связью по току. Исследование работы САР и параметрическая оптимизация ее элементов достаточно затруднительны на реальном объекте, поэтому в электронном пакете Ма1ЬаЬ была создана математическая модель САР. Математическая модель дугового промежутка выполнена с учетом его вольтамперной характеристики и возмущающего воздействия. Для моделирования последнего использовались методы, взятые из теории случайных процессов в системах автоматического управления [1].
Все остальные компоненты САР выполнены в виде типовых звеньев. Синтез регулятора
осуществлялся методом желаемых ЛАЧХ. Полученная структура регулятора соответствует
пропорционально-интегральному (ПИ) звену. Найденные параметры регулятора: к=4, Т=3125с.
Данный расчет выполнялся при определенных допущениях, поэтому полученные результаты следует
считать первым приближением, которое можно уточнить путем исследования математической
модели системы регулирования [I]. Анализ осциллограмм, снятых в математической модели,
показал, что найденные методом желаемых ЛАЧХ настройки регулятора не обеспечивают
качественного процесса регулирования. Для улучшения качества процесса регулирования
необходимо при неизменной структуре регулятора произвест и его параметрическую оптимизацию.
При анализе работы систем, находящихся под влиянием стационарных случайных воздействий,
каковыми являются газодинамические возмущения, действующие на сжатую дугу в канале
плазматрона [] ], не могут быть применены обычные методы определения точности в установившемся
режиме. Если взять за показатель качества среднее значение ошибки, то при усреднении
положительные и отрицательные ошибки компенсируют друг дуга, поэтому данный показатель
качества к подобным системам неприемлем. Оптимальным показателем качества системы,
находящейся под действием случайных помех, является средняя квадратическая ошибка системы [2].
В основу параметрической оптимизации регулятора по критерию минимума среднеквадратичной
ошибки была положена процедура, аналогичная методу сканирования. Оптимальные параметры
регулятора составили: к=11, Т=25000с. При данных настройках, величина ошибки на выходе
системы будет определяться лишь частотой коммутации широгно-импульсного модулятора [1].
Если обратиться к объективным критериям процесса регулирования, указанным выше, то при
уточненных параметрах регулятора средний квадрат ошибки (дисперсия) на выходе системы — 2
составил £ = 0.0137^2, а среднеквадратическая ошибка системы — £кв —0.1\12А . Для сравнения,
-2 2
аналогичные показатели при ненастроенных параметрах регулятора составили £ = 0.0255.4 и
БКН = 0.1597/1 соответственно [2. 3]. В дальнейшем, для подтверждения правильности проведенных
теоретических расчетов, планируется провести сравнение вышеуказанных показателей на реальном объекте.
ЛИТЕРАТУРА
1. Воронов А.Ю., Герасимов В.А. Электрическая дуга в канале плазматрона при случайных газодинамических возмущениях. Научно-техническая конференция «Вологдинские чтения» -Владивосток- ДВГТУ, 2009.
2. Катханов М.Н. Теория судовых автоматических систем - Л.: Судостроение, 1985 - 374с.
3. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического правления - Спб.: Профессия, 2003
- 747с.
