水轮机调节系统动态特性及参数整定

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1、赵斌娟讲师主讲人流体机械自动控制目录第一章概述第二章机械液压调速器第三章电气液压调速器第四章微机调速器第五章调速器与调节对象的动态特性第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性一、数学模型结构框图调速器调节对象Gr(s)Gt(s)Gg(s)流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性这是一个三输入单输出系统(若无测频微分，实际上　　与c即为一回事)。一、数学模型一般主要关心的闭环传递函数

2、为:和　　两种。对给定信号，闭环传递函数为:式中　　　　　为调节系统开环传递函数。对负荷扰动　　　，闭环传递函数为:流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性一、数学模型1、对PI型(不含测频微分电路,即当时)式中　　为根轨迹增益：(只与工况有关)(P201式7-5)流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性一、数学模型2、对PID型(含测频微分电路)式中　为根轨迹增益：(只与工况有关，因为，k由测频微分电路确定)(P20

3、1式7-6)流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹1、开环对数频率特性(以PI型为例)Matlab软件分析流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性能源与环境学院水轮机调节及辅助设备二、频率特性与根轨迹1、开环频率特性(以PI型为例)第七章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性增益裕量相位裕量1、开环频率特性(以PI型为例)校正装置参数　，　对　　，　的影响（P203表7-

4、1）。①由表中数据前5列可见：　增加，　增加，　增加，稳定性增强。②由表中数据后5列可见：　增加，　增加，　增加，稳定性增强。流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹2、根轨迹分析(以PI型为例)根轨迹方程为：由于所以，根轨迹方程变为：则有：所以：流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态

5、特性二、对数频率特性与根轨迹2、根轨迹分析(PI型)根轨迹如图所示：(a)流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹2、根轨迹分析(PI型)根轨迹如图所示：(b)Td相当大，以致流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹2、根轨迹分析(PI型)根轨迹如图所示：(c)但十分接近流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率

6、特性与根轨迹2、根轨迹分析PI型根轨迹分析①水轮机调节系统是一个条件稳定系统，Kd增加可能导致系统不稳定。②Td的取值对根轨迹形状将产生影响，Td增加，越过虚轴时的Kd值变大。由于Kd仅取决于对象参数，故这样对系统稳定有利。③过分使Td增加，可能在虚轴附近存在极点，动态品质变差。流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹(PID型)根轨迹如图所示：(a)Tn较小流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态

7、特性二、对数频率特性与根轨迹(PID型)根轨迹如图所示：(b)Tn较大流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹(PID型)根轨迹如图所示：(c)Tn进一步增大而且靠近流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性二、对数频率特性与根轨迹PID型根轨迹分析①系统仍为条件稳定系统。②Tn对根轨迹影响也较大。Tn增加，越过虚轴时的增益变大，因此对系统稳定有利(因为Kn也只与对象有关)。③过分使Tn增加，也可

8、能在虚轴附近出现极点，使系统动态品质变差。流体机械自动控制江苏大学第六章水轮机调节系统动态特性及参数整定第一节水轮机调节系统动态特性三、稳态误差由闭环传递函数知系统为零阶无差度系统，则在阶跃负荷扰动mg0作用下将有稳态位置误差。对阶跃负荷扰动：显然，若，则(无静差)。对转速给定信号：即：显然，若，则，。(P208式7-14)(P208式7-19