ЗАСТОСУВАННЯ БАГАТОПАРАМЕТРИЧНИХ РЕГУЛЯТОРіВ ДЛЯ КЕРУВАННЯ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНИМ АГРЕГАТОМ Текст научной статьи по специальности «Компьютерные и информационные науки»

Dialogue-Solution» KDS-2 2009, October, 2009. — Ukraine, Kyiv, 2009. — С. 257-267.

7. Smirnova, A. Steps in the development of the information networks' user model as badly formalized object [Text] / A. Smirnova // Problem of computer intellectualization. — Kyiv-Sofia, 2012. — P. 64-70.

8. Смирнова, А. С. Разработка модели пользователя информационных сетей как плохоформализованного объекта [Текст] /

A. С. Смирнова // International Journal «Information models and analysis». — ITHEA, Bulgaria, 2013. — V. 2, № 3. — P. 285-291.

9. Смирнова, А. С. Подход к построению модели пользователя информационных сетей как плохоформализованного объекта [Текст] / А. С. Смирнова // Холодильна техшка i технологи. — 2013. — № 2(142). — С. 105-108.

10. Гладун, В. П. Прогнозирование на основе растущих пирамидальных сетей [Текст] / В. П. Гладун, Н. Д. Ващенко,

B. Ю. Величко // Программные продукты и системы. — 2002. — Вып. 2. — С. 26.

11. Ендрюс, Дж. Математичне моделювання [Текст] / Дж. Ен-дрюс, Р. Мак-Лоун. — Москва: Свгг, 1979. — С. 235-248.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МЕТОДОВ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА В РАЗРАБОТКЕ МОДЕЛИ ПОЛЬЗОВАТЕЛЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СЕТЕЙ

Разрабатывается модель пользователя Информационных сетей как плохоформализованного объекта. Рассмотрены и проанализированы методы кластерного анализа и растущих

пирамидальных сетей для построения формализованной модели пользователя Информационных сетей. Предложено использование метода q-анализа для построения математической модели и структуры общности пользователей Информационных сетей относительно их характеристик и полученных в опросе данных.

Ключевые слова: информационные сети, пользователь, плохо-формализованные объекты, системный анализ, пирамидальные сети, ^-анализ.

CMipnoea АнастаЫя СергИвна, астрант, кафедра тформацшно-комуткацшних технологш, 1нститут холоду, крютехнологш та екоенергетики ж. В. С. Мартиновського, Одеська нацюнальна академ1я харчових технологш, Украта, e-mail: [email protected].

Смирнова Анастасия Сергеевна, аспирант, кафедра информационно-коммуникационных технологий, Институт холода, криотехнологий и экоэнергетики им. В. С. Мартыновского, Одесская национальная академия пищевых технологий, Украина.

Smirnova Anastasiia, Institute of Refrigeration, cryotechnology and eco-energy, Odessa National Academy of Food Technologies, Ukraine, e-mail: [email protected]

УДК 681.513.52 Б01: 10.15587/2312-8372.2014.32580

лагойда а. I. ЗАСТОСУВАННН БАГАТОПАРАМЕТРИЧНИХ РЕГУЛЯТОР1В ДЛЯ КЕРУВАННЯ ГАЗОПЕРЕКАЧУВАЛЬНИМ АГРЕГАТОМ

У статтг на основг функцп передачг в1дцентрового нагнтача типу Ц-6,3, як об'екта керу-вання, який входить в систему антипомпажного регулювання газоперекачувальним агрегатом з газотурбтним приводом, розроблено структури багатопараметричних регуляторгв. У про-грамному продукт1 ЫайаЬ здшснено моделювання перехгдних характеристик з багатопара-метричними регуляторами та визначено гхнг параметри налаштування, що значно тдвищить швидкодт системи.

Ключов1 слова: помпаж, вгдцентровий нагнтач, моделювання, регулятор, налаштування, функцгя передачI, керування, швидкодгя.

1. Вступ

Основною задачею використання багатопараметричних регуляторiв для керування газоперекачувальним агрегатом (ГПА) е збшьшення швидкодп системи антипомпажного регулювання, осюльки помпаж е одним з найнебезпечшших режимiв роботи.

Тому, для уникнення даного режиму потрiбно тд час експлуатацп ввдцентрового нагштача завжди тд-тримувати властивост системи в зазначених межах. Витрата газу через вщцентровий нагштач (ВН) е ос-новним показником надшно! i економiчноi роботи газоперекачувального агрегату i визначаеться за перепадом тиску на конфузорi всмоктуючого патрубку ВН. Дуже важливим показником роботи ВН е стутнь тд-вищення тиску газу. Чим вищий даний показник, тим

меншi витрати на транспортування газу. Тиск для ВН мае сво! меж^ як зазначен у ввдповвдних характеристиках, перевищення яких е недопустимим. Явище помпажу може наступити, коли ВН працюе за об'ем-них витрат нижчих 130 м3/хв, або тдвищеннях тиску вище 1,5 [1].

Швидюсть спрацювання системи антипомпажного регулювання — це ключовий фактор для тдвищення надшносп роботи ГПА.

Дана проблема повинна розглядатись для кожного ГПА окремо, осюльки функцп передачi кожного ВН вiдрiзняються сво!ми параметрами. У даному випадку важливим стае розроблення багатопараметричного регулятора, який забезпечить оптимальний перехвдний процес в реальнш системi антипомпажного регулю-вання.

TECHNOLOGY AUDiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/4(20], 2014, © Лагойда А. I.

39-J

ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ

ISSN 222Б-3780

2. Анал1з лгсературних джерел i постановка проблеми

Провiвши аналiз вiтчизняних лiтературних джерел [2, 3] можна зробити висновок, що виршення задачi антипомпажного керування ГПА можливе за допомогою методiв, як базуються на аналiзi витратно-напiрних характеристик нагштача, або на виявленнi коливань у проточнш частинi нагнiтача.

Проаналiзувавши метод за витратно-напiрними характеристиками [3], виявлено, що точка входження в зону помпажу, так, як i робоча точка ВН, постшно перемщуються як по вщношенню одна до одно!, так i до значення налагоджувально! лiнii захисту вщ помпажу. Дане змiщення, тобто «зона помпажу» може сягати 20-40 % [4], що е недопустимо.

Метод виявлення коливань у проточнш частит ВН вщносяться до област методiв раннього виявлення не-стiйкоi роботи i Грунтуеться на даних про динамжу змiни параметрiв, якi контролюються. Швидкодiя формування сигналу про помпаж призводить до зменшення часу перебування компресора у помпажi i вiдповiдно — до збшьшення часу експлуатацп компресора [5].

У роботах зарубiжних науковцiв I. Fabri [6] та C. R. Sparks [7] проаналiзовано можливостi тдви-щення швидкодii систем антипомпажного регулю-вання ВН ГПА в сучасних системах автоматичного керування.

Проаналiзувавши переваги та недолiки даних мето-дiв доцiльним е розробка методу, який оснований на використанш багатопараметричних регуляторiв.

У промислових автоматичних системах рекомендовано застосовувати типовi П1Д-регулятор, але коли точност регулювання стае недостатньо, iдуть на ускладнення шформацшно! структури, прикладом чого служать каскадш системи автоматичного регулювання [8].

Метою даног роботи е розробка багатопараметрично-го швидкодтчого регулятора для ВН типу Ц-6,3. Даний регулятор дасть змогу захистити ВН вщ помпажу, що сприяе тдвищенню надшносп роботи ГПА.

Для досягнення поставлено! мети необхщно вирь шити такi задачi:

— розробити структури багатопараметричних регу-

ляторiв;

— обрахувати оптимальш параметри налаштування;

— зробити порiвняння та аналiз i вибрати опти-

мальний регулятор.

3. Результати дослщжень розроблених регуляторiв

На основi проведених дослщжень отримали функщю передачi ВН ГПА [9]:

W (s) =

7,688 10-4 s + 0,619

Для визначення оптимальних параметрiв налаштування використано метод параметрично! оптимiзацii. Даний метод реалiзуемо в Matlab за допомогою блоку Check Step Response Characteristics. Результати досль дження наведет у табл. 1.

Рис. 1. Структурна схема системи керування з регулятором в Matlab

Рис. 2. Алгоршгачна структура П1Д (1), П1ДД2 (1 + 2), П1ДД2Д3 (1 + 2 + 3) регуляторiв

Таблиця 1

Параметри налаштування perynHTopiB

Регулятор Параметри налаштування

Kp K КД1 КД2 КД3

П1Д 29,7958 867,4924 0,0579 — —

П1ДД2 29,7958 830 0,0579 9,7480e-010 —

П1ДД2Д3 33,3 950 0,0528 5,9480e-009 3,7480e-022

Як вiдомо [10], швидкодiя системи буде найбiльшою тодi, коли функщя передачi регулятора буде оберненою до функцп передачi об'екта керування. Отже, функщя передачi iдеального регулятора матиме такий вигляд:

Wp (s) =

4,099 10-5 s2 +1,526 10-2 s +1,358 7,688 10-4 s + 0,619 '

(2)

4,099 10-5 s2 +1,526 10-2 s +1,358'

(1)

На основi функцп передачi регулятора (2) розро-блено структурну схему (рис. 3) та ПДД2-, ПДПД-ре-гулятори (рис. 4).

Результати моделювання перехщних процесiв з вщ-повiдними регуляторами наведенi у табл. 2.

На основi проведених дослщжень отримано яюсш показники перехщних процесiв (табл. 3).

Для дослщження ВН ГПА програмним продуктом Matlab розроблено структурну схему системи (рис. 1) та П1Д, П1ДД2, П1ДД2Д3-регулятори, загальну структуру яких наведено на рис. 2.

Рис. 3. Структурна схема з регулятором в Matlab

40

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ АУДИТ И РЕЗЕРВЫ ПРОИЗВОДСТВА — № 6/4(20], 2014

а

6

Рис. 4. Структурш схеми: а — ПДПД-регулятор; б — ПДД2-регулятор

Таблиця 2

Параметри налаштування регулятор1в

Регулятор Параметри налаштування

Kpl Kp2 КД1 КД2

ПДД2 1,0324e + 003 — 0,3311 6,5990e-006

ПДПД 478 250 0,0065 0,0100

таблиця 3

Показники якосп перех1дного процесу

Тип регулятора Показники якост1 перехщного процесу

час розгону, с перерегулювання

П1Д 0,01125 0 %

П1ДД2 0,01075 0 %

П1ДД2Д3 0,0087 0 %

ПДД2 0,0012 0 %

ПДПД 0,0002 0 %

Провiвши аналiз даних табл. 3 бачимо, що в порiв-няннi з П1Д-регулятором швидкодiя системи значно пiдвищилась.

4. Висновки

В результат проведених дослiджень:

1. В програмному продукт Matlab розроблет струк-турнi багатопараметричнi регулятори.

2. За допомогою блоку Check Step Response Characteristics, який знаходиться в бiблiотецi Simulink, визна-чеш оптимальнi параметри налаштування вiдповiдних регуляторiв.

3. Зроблено порiвняльний аналiз П1Д-регулятора з багатопараметричними, який показуе, що швидкодiя системи збiльшиться при: ПIДД2-регуляторi на 4,44 %, ПIДД2Д3-регуляторi на 22,67 %, ПДД2-регуляторi на 89,33 %, та ПДПД-регуляторi на 98,22 %.

Литература

1. Технолопчш вимоги до систем антипомпажного регулю-вання вщцентрових нагштач1в газоперекачувальних агрега-т1в [Текст]. — К.: ДК «Укртрансгаз», 1999. — № 399. — 9 с.

2. Козакевич, В. В. Автоколебания (помпаж) в компрессорах [Текст] / В. В. Козакевич. — М.: Машиностроение, 1974. — 264 с.

3. Измайлов, Р. А. Нестационарные процессы в центробежных компрессорах [Текст] / Р. А. Измайлов, К. П. Селезнев // Химическое и нефтяное машиностроение. — 1995. — № 11. — С. 20-24.

4. Мамонов, О. I. Впровадження енергозбертючих технологи при протипомпажному керуванш нагштачами [Текст] /

0. I. Мамонов, В. О. Таргонський, В. В. Шщета // 1нформа-цшний огляд ДК «Укртрансгаз». — 2006. — № 1(37). — С. 6-7.

5. Письменский, И. Л. Многочастотные нелинейные колебания в газотурбинном двигателе [Текст] / И. Л. Письменский. — М.: Машиностроение, 1987. — 128 с.

6. Fabri, I. Rotating stale inaxial flow compressors [Text] /

1. Fabri // Proceedings of the Conference Cambridge. Session 5: Unsteady flow effects, Paper 9. — Internal Aerodynamics, Institution of Mechanical Engineers, 1967. — P. 96-110.

7. Sparks, C. R. On the Transient Interaction of Centrifugal Compressors and Their Piping Systems [Text] / C. R. Sparks // Journal of Engineering for Power. — 1983. — Vol. 105, № 4. — P. 891-901. doi:10.1115/1.3227498

8. Смирнов, Н. И. Робастные многопараметрические регуляторы для объектов с транспортным запаздыванием [Текст] / Н. И. Смирнов, В. Р. Сабанин, А. И. Репин // Промышленные АСУ и контроллеры. — 2006. — № 7. — С. 82-86.

9. Лагойда, А. I. Анал1з динам1чних властивостей вщцентрового нагнггача ГПА з газотурбшним приводом як об'екта керуван-ня [Текст] / А. I. Лагойда, Ю. С. Бляут, С. М. Леав, Г. Н. Се-менцов // Нафтогазова енергетика. — 2012. — № 2(18). — С. 72-85.

10. Лагойда, А. I. Метод шдвищення швидкоди системи автоматичного антипомпажного регулювання газоперекачувального агрегату [Текст] / А. I. Лагойда, Г. Н. Семенцов // Сборник научных трудов SWorld. — 2013. — № 9. — С. 35-45.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ МНОГОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ РЕГУЛЯТОРОВ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОПЕРЕКАЧИВАЮЩИМ АГРЕГАТОМ

В статье на основе функции передачи центробежного нагнетателя типа Ц-6,3, как объекта управления, входящего в систему антипомпажного регулирования газоперекачивающим агрегатом с газотурбинным приводом, разработаны структуры многопараметрических регуляторов. В программном продукте Matlab осуществлено моделирование переходных характеристик с многопараметрическими регуляторами и определены их параметры настройки, что значительно повысит быстродействие системы.

Ключевые слова: помпаж, центробежный нагнетатель, моделирование, регулятор, настройка, функция передачи, управление, быстродействие.

Лагойда Андрт 1ванович, астрант, кафедра автоматизацп

технологлчних процеЫв i мотторингу в екологп, 1вано-Фран-

твський нащональний техшчний утверситет нафти i газу,

Украгна, e-mail: [email protected].

Лагойда Андрей Иванович, аспирант, кафедра автоматизации технологических процессов и мониторинга в экологии, Ивано-Франковский национальный технический университет нефти и газа, Украина.

Lagoyda Andriy, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas, Ukraine, e-mail: [email protected]

TECHNOLOGY AUBiT AND PRODUCTiON RESERVES — № 6/4(20], 2014