Создание математической модели и алгоритма адаптивного управления гидроагрегата. Создание макета адаптивной системы управления гидроагрегата и проведение испытаний (Методика экспериментальной проверки эффективности алгоритмов адаптивного управления)

Волжский политехнический институт (филиал) ГОУ ВПО

«Волгоградский государственный технический университет»

МЕТОДИКА

 экспериментальной проверки эффективности алгоритмов адаптивного управления активной мощностью гидроагрегата, применяемых в НИР

«Создание математической модели и алгоритма адаптивного управления

гидроагрегата. Создание макета адаптивной системы управления гидроагрегата и проведение испытаний»

Лот 17-НИР-ИТ-2010-ВолГЭС

г. Волжский

2010

Цели экспериментальных исследований макета адаптивной системы управления активной мощностью гидроагрегата:

1. Анализ применимости предлагаемой математической модели гидроагрегата для определения текущих значений индексного к.п.д. и активной мощности по результатам измерений статического напора, перепада давления в расходомерном створе спиральной камеры, открытия направляющего аппарата и угла разворота лопастей рабочего колеса;

2. Анализ применимости предлагаемого алгоритма адаптивного управления активной мощностью с автоматической коррекцией комбинаторной зависимости в микропроцессорной системе управления ПТК «Овация» фирмы ООО «Эмерсон»;

3. Сравнение рабочих характеристик макета адаптивной системы управления с характеристиками штатной системы управления активной мощностью гидроагрегата при разных нагрузках на генератор.

Методической основой для проведения испытаний и обработки их результатов являются: «Международные правила натурных приемочных испытаний по определению гидравлических характеристик гидравлических турбин», Стандарт МЭК № 4/ЦБ/48, утвержденный в 1988г.; «Турбины гидравлические. Методы натурных испытаний» ГОСТ 28842 - 90, Москва 1991г.; Стандарт ОАО РАО «ЕЭС России» «Методики оценки технического состояния основного оборудования гидроэлектростанций» СТО 17330282.27.140.001 - 2006.

Испытания выполняются в переходных и установившихся режимах работы, создаваемых штатной системой управления. Управляющие воздействия, формируемые макетом адаптивной системы управления, на исполнительные механизмы не передают.

Измерительная аппаратура, режимы испытаний и измеряемые параметры должны соответствовать программе испытаний, утвержденной Главным инженером Волжской ГЭС.

1. Анализ применимости предлагаемой математической модели гидроагрегата для определения текущих значений индексного к.п.д. и активной мощности

В моменты времени  (с периодом 0,1 с.) в переходных и установившихся режимах работы гидроагрегата, создаваемых штатной системой управления при действии на генератор расчетных нагрузок из рабочего диапазона:

1.1.  Измеряют текущие значения следующих переменных:

·  статического напора;

·  перепада давления в расходомерном створе спиральной камеры ;

·  открытия НА, создаваемого штатной системы управления;

·  угла разворота лопастей РК, создаваемого штатной системы управления;

·  активной мощности гидроагрегата.

1.2. С помощью предлагаемого рекуррентного алгоритма оптимального оценивания вычисляют текущие значения:

·  параметров математической модели, используемой для описания зависимости математического ожидания перепада давления в спиральной камере от текущих значений напора, открытия НА и угла разворота лопастей РК;

·   математического ожидания перепада давления в спиральной камере .

1.3. Определяют наличие и величину случайных флуктуаций текущих значений оценок параметров модели и математического ожидания перепада давления.

1.4. Определяют отклонение измеренных значений перепада давления от текущих значений оценок математического ожидания

и вероятностные характеристики этого отклонения.

1.5. По результатам, полученным в п.п. 1.3 и 1.4, делают вывод о возможности применения предложенного алгоритма оптимального оценивания в качестве математической модели, описывающей зависимость математического ожидания перепада давления в спиральной камере от напора, открытия НА и угла разворота лопастей РК.

2.  Экспериментальная проверка эффективности

алгоритма адаптивного управления активной мощностью

Эффективность предлагаемой адаптивной системы управления активной мощностью гидроагрегата предлагается оценивать при разных напорах и нагрузках на генератор путем сравнения макета предлагаемой системы с существующей штатной системой управления по следующим показателям:

2.1. Относительная среднеквадратическая погрешность управления активной мощностью гидроагрегата при разных нагрузках на генератор, %:

,                                                                      

где  - требуемое значение активной мощности в момент времени ;  - текущее значение активной мощности, сформированное анализируемой системой управления в момент времени ;

2.2. Среднеквадратическое значение индексного к.п.д. гидроагрегата при разных нагрузках на генератор и напоре:

,                                                                                

где  - статический напор воды, при котором проводились испытания;  - текущее значение математического ожидания перепада давления в расходомерном створе спиральной камеры при величине активной мощности  и напоре ;

2.3. Перерегулирование активной мощности при разных нагрузках на генератор:

,                                                                                             

где  - максимальное значение активной мощности, формируемое системой управления в переходном режиме;  - значение активной мощности в установившемся режиме работы;

2.4. Время регулирования активной мощности .

2.5. Увеличение к.п.д. гидроагрегата в результате применения предлагаемой адаптивной системы управления активной мощностью по сравнению с существующей штатной системой управления:

, 

где:  - индексный к.п.д. гидроагрегата с адаптивной системой управления;  - индексный к.п.д. гидроагрегата с существующей штатной системой управления.

Научный руководитель НИР

зав. кафедрой автоматики, электроники

и вычислительной техники, д.т.н.                                                           Гольцов А.С.