CC BY
115
В. М. Асадуллин • Системы регулирования напряжения синхронного генератора.
27
УДК 777.555
В. М. АСАДУЛЛИН
СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ СИНХРОННОГО ГЕНЕРАТОРА С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ
В статье приведены результаты моделирования систем регулирования напряжения синхронного генератора с системой гармонического компаундирования с корректором на нечеткой логике. Синхронные генераторы; математическая модель; регулирование напряжения; нечеткая логика
ВВЕДЕНИЕ
Автоматическое регулирование возбуждения генераторов является в общем комплексе управляющих и противоаварийных мероприятий большой и важной составляющей систем управления. Представ--
.
-
-
мы автоматического регулирования и обеспечивает стабилизацию напряжения “в основном”. Положи-
ется подачей напряжения от специальной обмотки, рассчитанной на выделение V -й гармоники магнитного потока синхронного генератора (СГ), через выпрямитель на обмотку возбуждения возбудителя .
-
-
,,
.
-
ния в электроэнергетических системах выдвигают
,,
-
.-ческого регулирования возникают определенные ,-.-ных направлений решения этой проблемы является
-
.
,
на эвристическом подходе в формировании закона
-
.
качество процессов управления достигается за счет
,
-
.метров системы гармонического компаундирования оказывает различное: реверсивное, усиливающее или
-
.
В настоящей статье рассматриваются вопросы построения системы регулирования бесконтактного
генератора с системой гармонического компаундирования с использованием корректора напряжения
.
КОРРЕКТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ В СТАТИКЕ
Типовая структура системы автоматического
-
ведена на рис. 1. Блок фаззификации осуществляет преобразование входных (четких) переменных в лингвистические переменные, база знаний представляет
,-
(
)
переменной [1,2].
Рис. 1. Структура САУ с нечетким регулятором
По разработанной математической модели [3] с использованием математической системы MathCAD 11 были проведены расчеты статических
-
.
Расчетная зависимость и = /(I) для генератора ГТ40ПЧ8 с системой гармонического компаундиро-
-
ведена на рис. 2.
Для более точного регулирования может быть применен корректор напряжения с использованием .
-
печивать заданное качество процессов управления на
., логика работы нечеткого регулятора основана на
()
«ЕСЛИ-ТО», отражающих представления высоко-
--
сительно принятия решений в тех или иных типовых .
240 В
200
160
щао 120
80
40
0 0
и _
їн
1
к: £0
Рис. 2. Расчетные внешние характеристики генератора с СГК при трехфазной симметричной нагрузке и cosф=0,8
-
кого вывода необходимо предварительно определить
.
В качестве входной лингвистической переменной -выходное напряжение генератора: а1 - “выходное ”. ---щего напряжения: а2 - “корректирующее напряже”. -
:
ЫБ - отрицательное большое;
ЫМ-отрицательное среднее;
ЫБ - отрицательное малое;
Ы - ;
7 - нуль, близкое к нулю;
Р - положительное;
РБ - положительное малое;
РМ - ;
РБ - .
В этом случае система нечеткого вывода будет содержать 7 правил нечетких продукций следующего :
ПРАВ._1: ЕСЛИ “ Ц есть ЫБ” ТО “ а2 теть РБ” ПРАВ._2: ЕСЛИ “ а ест ь ЫМ'ТО “ а2 теть РМ’ ПРАВ._3: ЕСЛИ “ а есть ЫБ” ТО “ а2 теть РБ’ ПРАВ._4: ЕСЛИ “ а есть 2” ТО “ а2 теть 2” ПРАВ._5: ЕСЛИ “ а есть РБ” ТО “ а2 теть ЫБ’ ПРАВ._6: ЕСЛИ “ а есть РМ” ТО “ а2 теть ЫМ ПРАВ._7: ЕСЛИ “ а есть РБ” ТО “ а2 теть ЫБ”.
-ческой переменной будем использовать множество 7\={“очень малое”, “среднее малое”, “малое”, “нор”, “ ”, “ ”, “ -шое”} или в символическом виде Т={ЫБ, ЫМ, ЫБ, г, РБ, РМ, РБ} с функциями принадлежности, изображенными на рис. 3.
выходное напряжение генератора Рис. 3. Г рафики функций принадлежности для термов входной лингвистической переменной «Выходное напряжение генератора»
--тической переменной будем использовать множество Т2={“очень малое приращение”, “среднее малое при”, “ ”, “ -
”, “ ”, “
”, “ ”} символическом виде Т2={ЫБ, ЫМ, ЫБ, г, РБ, РМ, РБ}
,
рис. 4.
Связь между приложениями MathCAD 11 и МаГ 1аЬ 6.5 осуществляется посредством компонента “МаЙаЬ”.
корректирующее напряжение
Рис.4. Графики функций принадлежности для тер-
“-
”
в
250
200
імгп) 150 100 50 О
и
1н
0.25 0.5 0.75 1 1.25 1.5 1.75 О.е.
Мйп)
Рис.5. Расчетные внешние характеристики генератора с СГК при трехфазной симметричной нагрузке и cosф=0,8 с использованием нечеткой логики
Расчетная зависимость и = /(I) для генератора
40 8 -
вания с использованием корректора напряжения на
-
ной нагрузке приведена на рис. 5.
,-
-
онных бесконтактных генераторов с вращающимися выпрямителями типа ГТ с системой гармонического компаундирования с использованием корректора напряжения при изменении нагрузки с номинальным коэффициентом мощности от нуля до номинала не превышает ±2%.
КОРРЕКТОР НАПРЯЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ НЕЧЕТКОЙ ЛОГИКИ В ДИНАМИКЕ
-
вания динамических режимов работы БГ с системой
[3], -
тематической системы МаНаЬ 6.5 проведено исследование процессов регулирования напряжения при
-
ной обмотки бесконтактного генератора с системой
.
-
:
ПРАВ._1: ЕСЛИ “ а есть РБ” И “ а2 теть Р” ТО “ а3 есть ЫБ”
ПРАВ._2: ЕСЛИ “ а есть РБ” И “ а2 теть Ы” ТО “ а3 тет ь ЫМ’
ПРАВ._3: ЕСЛИ “ а есть РБ” И “ а2 теть г” ТО “ а3 ЫМ”
ПРАВ._4: ЕСЛИ “ а есть РМ’ И “а3 ЫМ”
ПРАВ._5: ЕСЛИ “а есть РМ ” И
ПРАВ._14: ШЛИ ‘Цєсть NM” И “а2 теть P”
а2 P”
а2 N”
“аЗ Z”
ПРАВ. 6: ШЛИ “а есть PM ” И
а2 Z”
“аЗ NM”
ПРАВ._7: ЕСЛИ “а есть Z” И “а2 есть P” ТО
аЗ NM”
ПРАВ._8: ЕСЛИ “ а есть Z” И “ а2 есть N” ТО аЗ PM”
ПРАВ._9: ЕСЛИ “а есть Z” И “а2 есть Z” ТО ‘ а3 теть Z”
ПРАВ. 10: ЕСЛИ “а есть NB” И
а2 N”
“аЗ PB”
а2 P”
._11: “ а1 NB”
“ аЗ PM”
ПРАВ._12: ЕСЛИ “Цєсть NB” И “ аЗ PM”
ПРАВ._13: ЕСЛИ “Цєсть NM” И “а2 теть N”
а2 Z”
ТО “ а3 теть Z”
ПРАВ._15: ЕСЛИ “Цєсть NM’ И ТО “ а3 теть PM’
а2 Z”
где а1 - первад лингвистическая переменная «выходное напряжение генератора», а2 - вторая лин-
«пряжения», а3 - выходная лингвистическая пере-
« ». принадлежности их терм-множеств Т1={ЫБ, ЫМ, 2, РМ, РБ} Т2={Ы, г, Р} Т3{ЫБ, ЫМ, 2, РМ, РБ} показаны на рис. 6-8.
выходное напряжение генератора Рис.6. Графики функций принадлежности для термов входной лингвистической переменной “Выходное напряжение генератора”
-0.4 -0.2 0 0.2 0.4 0.6
Скорость изменения напряжения Рис.7. Г рафики функций принадлежности для термов входной лингвистической переменной «Скорость изменения напряжения»
В качестве нечеткой операции “И” выбрана операция взятия минимума функций принадлежности, в качестве нечеткой импликации - импликация Мам-дани (операция взятия минимума функций принадлежности).
-
но методу центра площади. Центр площади (Centre of Area, Bisector of Area - один из методов дефаззи-фикации) равен y = и , где значение U определяется из уравнения:
и Max
J ц( x)dx = J ц( x)dx.
Min и
ТО “ а3 теть PM”
NB NM 2 РМ РВ
■5 0 5 10 15 20
корректирующее напряжение Рис.8. Графики функций принадлежности для термов
«-
»
-
-
ветствующей поверхности нечеткого вывода (рис. 9). Данная поверхность нечеткого вывода позволяет
-
() (тора, скорость изменения напряжения) нечеткой мо.
В самом простом случае реализация нечеткой логики
-
.
-
-
ратные решения такие как 68HC12 (Motorola), VY86C570 (Togai InfraLogic) [4].
Скорость изменения напряжения генератора
Рис.9. Визуализация поверхности нечеткого вывода
Данная зависимость может послужить основой
.
,-
ной в классической теории управления как задача
.
решения данной задачи были использованы средства
.
На рис. 10 приведены расчетные зависимости
процессов регулирования напряжения при внезапном
-
ки с коэффициентом мощности cos р = 0,8 та за-
-
-
.
1
0.35 0.3 0.85 0 8 0.75 0.7 0.65
0.6
0 8 05 8 1 8 1 5 0 2 8 25 8 3 8 35 0 4 8 45 8 5
время, с
Рис.10. Расчетные зависимости изменения напряжения БГ с СГК без и с использованием корректора напряжения при подключении три четверти номинальной нагрузки с cosф=0,8
,
что система гармонического компаундирования с использованием корректора напряжения на основе нечеткой логики будет осуществлять регулировку выходного напряжения генератора при изменении
.
,-
,-
-
,-
-
.
ВЫВОДЫ
1. -,-
-
,-
,
.
2. , -
менение нечеткой логики обеспечивает меньший провал напряжения и более быстрый рост выходного
-
.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Василь ев, В. И. Модели систем автоматического управления и их элементов / В. И.Васильев, С. Т. Куси-мов, Б. Г. Ильясов, Р. А. Бадамшин, Ю. В. Старцев / М. : Машиностроение, 2003.
2. Леоненков, А. В. Нечеткое моделирование в среде МАТЬАБ и ^уТЕСЫ / А. В. Леоненков. СПб. : БХВ-Петербург, 2003. 736 с.
3. , . .
автономных источников электропитания с использованием высших гармоник магнитного поля / Г. Н. Утляков // Вестник У ГАТУ. №2. 2000. С.183-188.
4. http://www.fuzzytech.com.
