Сведения о комплексной автоматизации судовых электростанций

Комплексная автоматизация электростанции, также как и других энергетических установок, строится по иерархическому принципу, когда имеется несколько уровней контроля, защиты, регулирования и управления. Каждый уровень оснащается соответствующими средствами автоматизации и решает определенный круг задач. 

Для транспортных судов рациональной представляется такая структура построения систем комплексной автоматизации (СКА), когда сочетается использование автоматических регуляторов и устройств, машин автоматического централизованного контроля (МАЦК), различных логических устройств, малых вычислительных машин и различного рода исполнительных элементов. 

Анализ устойчивости и обеспечение требуемого статизма системы управления

Первоочередным при разработке системы управления является обеспечение ее устойчивости, так как неустойчивая система является неработоспособной. 

Устойчивость системы характеризуется ее собственными динамическими свойствами (элементами, входящими в замкнутый контур систем управления) и не зависит от возмущений (для линейных систем управления). Поэтому на устойчивость влияет левая часть уравнения системы (полином при управляемой координате — характеристическое уравнение), и именно ее исследуют на устойчивость. 

Существуют различные методы исследования устойчивости. Наибольшее распространение получили алгебраический критерий Рауса — Гурвица и частотные — критерий Михайлова, метод Д-разбиения.

При пользовании алгебраическими методами от дифференциального уравнения динамики систем управления (СУ) с помощью преобразования Лапласа переходят к алгебраическому уравнению и оценивают устойчивость на основании коэффициентов характеристического уравнения. 

Применяя критерий Гурвица, судят об устойчивости СУ. Если СУ неустойчива (предпоследний определитель Гурвица меньше нуля), то необходимо принять меры для обеспечения устойчивости. Для этого изменяют параметры (коэффициенты усиления, постоянные времени элементов системы). Лучше всего это сделать уменьшением общего коэффициента усиления СУ.

Общая характеристика и математическое описание судовых систем управления

Задача автоматизации судовых технических средств состоит в осуществлении автоматического управления различными технологическими процессами. Автоматическим управлением называется управление, осуществляемое без непосредственного участия человека.

Рис. 1. Обобщенная функциональная схема системы управления

Одним из важнейших понятий теории и практики автоматического управления является понятие системы управления (рис. 1), состоящей из управляемого объекта (УО) и управляющего устройства (УУ).

Управляемым объектом называется устройство (совокупность устройств), которое нуждается в специально организованных воздействиях извне для осуществления его алгоритма функционирования.

Под алгоритмом функционирования понимается совокупность предписаний, ведущих к правильному выполнению технического процесса в каком-либо устройстве или совокупности устройств, составляющих систему. Управляющим устройством называется техническое устройство, с помощью которого осуществляется автоматическое управление.

Основное уравнение теории электропривода

Из курса теоретической механики известно, что кинетическая энергия системы, вращающейся с угловой скоростью:

где J — момент инерции системы; ω — угловая скорость.

Если рабочая машина соединена непосредственно с электродвигателем, то под моментом инерции J подразумевается суммарный момент инерции ротора двигателя, соединительной муфты и вращающегося органа рабочей машины.

Если рабочая машина соединяется с электродвигателем посредством механических передач, причем угловая скорость рабочей машины отличается от угловой скорости ротора двигателя, то кинетическая энергия системы:

где Jn — момент инерции n-й ступени; k — число ступеней передачи.

Выбор электродвигателей по эквивалентным параметрам

Под эквивалентной нагрузкой подразумевается такая неизменная по значению нагрузка, при которой за время работы двигателя выделяется такое же количество тепловой энергии, какое фактически выделяется при изменяющейся нагрузке за тот же промежуток времени.

При расчетах мощности электродвигателей эквивалентное количество выделившейся тепловой энергии для упрощения заменяют эквивалентными параметрами. Такими параметрами могут быть ток, мощность, вращающий момент, мощность потерь.

Интеграл Фурье. Интегральное преобразование Фурье

Интегральное преобразование Фурье является главным инструментом анализа стандартных непериодических сигналов.

Если устремить период к бесконечности, превратив тем самым периодическую последовательность в одиночный импульс, гармоники спектра будут плотно занимать всю частотную ось, а их амплитуды упадут до нуля, станут бесконечно малыми. Однако взаимное соотношение между уровнями гармоник остается неизменным и определяется все тем же интегралом.

Поэтому при спектральном анализе непериодических сигналов формула для расчета коэффициентов комплексного ряда Фурье модифицируется следующим образом:

• частота перестает быть дискретно меняющейся и становится непрерывным параметром преобразования;
• величина 1/Т стремится к нулю; величина 2/T также стремится к нулю и ее обозначают как дифференциал d;
• результатом вычислений вместо нумерованных коэффициентов ряда является функция частоты – спектральная функция сигнала. Иногда ее называют также спектральной плотностью.
• в формуле ряда Фурье суммирование заменяется интегрированием, перед интегралом появляется деление на 2π.