Повышение эффективности АСУ качеством электроэнергии спектральными методами воспроизведения параметров эталонных моделей Раимова, Альфия Талгатовна

Введение к работе

Актуальность темы. Повышение уровня качественных показателей требует операции сравнения с действующим "эталонным" образцом, который при функционировании не только требует энергетических и материальных затрат, но и сам изнашивается, теряя эталонные качества.

Использование ЭВМ для имитации характеристик изделий и сложных технологических процессов наталкивается на проблему принципиального свойства — невозможность получения оценок одинаковой точности о всем многообразии параметров разнообразных процессов, протекающих с различными скоростями.

Решение проблемы возможно на пути представления сложных технологических процессов сложными сигналами электрической природы. Замена качественных показателей реальных процессов "сигналами — эталонами" является принципиально новым направлением, позволяющим создать современные системы достижения мировых стандартов. Актуальность этой задачи очевидна, особенно в энергетике.

Цель и задачи работы. Цель исследования состоит в повышении уровня качественных показателей АСУ параметрами переменного напряжения методами точного воспроизведения и дискриминирования параметров по эталонным моделям.

В соответствии с поставленной целью определены задачи исследования:

1. Исследовать свойства спектров сигналов, являющихся эталонными моделями в процессе дискриминирования отклонений параметров технологических сигналов от номинальных значений, и качественные показатели методов дискриминирования.

2. Разработать дискриминаторы малых отклонений параметров технологических сигналов от эталонных для случаев малых изменений амплитуды и частоты гармонических напряжений.

3. Синтезировать структуру АСУ параметрами переменного напряжения с использованием разработанных дискриминаторов технологических процессов.

Методы исследования. При решении поставленных задач использовался аппарат преобразований Лапласа и Фурье, теории специальных функций, теории вероятностей, теории цепей и сигналов.

Научная новизна работы. В диссертационной работе получены следующие новые научные результаты:

1. Разработан принцип представления сложных технологических и испытательных сигналов в виде квазипериодических суперпозиций более простых, аналитически представимых сигналов, позволяющий

установить характер связей между спектрами простых сигналов и спектрами образуемых ими суперпозиционных сигналов.

2. На основе представления параметров сложных циклически по
вторяющихся, технологических процессов параметрами суперпозици
онных технологических сигналов предложено качественные показатели
создаваемых систем автоматизации определять путем яискриминиро
вания параметров частотных компонентов сигнала ошибки, представ
ляющего разность между "сигналом — эталоном" и сигналом реали
зуемого фрагмента технологического процесса.

3. Анализом качественных показателей спектральных методов яискриминирования параметров сигналов показано, что комплексное использование амплитуд и фаз гармоник, подвергающихся экстремальным относительным изменениям, обеспечивает многократное усиление малых относительных изменений информативных параметров технологических и испытательных сигналов и высокий уровень чувствительности при малом уровне погрешности.

4. Разработаны высокоточные спектральные методы дискримини-рования отклонений однородных и разнородных информативных параметров технологических сигналов, обеспечивающие не только получение оценок отклонений от эталонных значений, но и использование сигнала ошибки для осуществления режима самокалибровки в процессе задания эталонных технологических сигналов.

5. Получены аналитические выражения, позволяющие оценить спектральные методы дискриминирования отклонений информативных параметров сигналов в отношении важнейших качественных показателей: линейности преобразования, пределов преобразования, погрешностей и быстродействия.

Практическая ценность результатов работы. Разработаны высокоточные спектральные методы дискриминирования отклонений однородных и разнородных параметров, позволяющие усиливать малые относительные изменения информативных параметров: амплитуд гармонических колебаний, их частоты и угла фазового сдвига и временных параметров процессов кратных частот.

Разработаны методы выбора соотношений между параметрами⁴ технологических сигналов, обеспечивающих формирование максимумов амплитудной чувствительности гармоник в заданной полосе частот.

Получены критерии оценки предельных возможностей спектральных методов дискриминирования по точности, позволяющие обосновать их использование для целей задания эталонных параметров, и для оценки отклонений от эталонных значений.

На основе разработанных методов дискриминирования реализованы и исследованы на эффективность:

- АСУ амплитудой сетевого напряжения путем высокоточного сравнения ее с уровнем стабильного постоянного напряжения;

- АСУ амплитудой сетевого напряжения путем автоподстройки частоты вспомогательного генератора и заданием уровня напряжения добавки высокоточным управлением фазой этого напряжения относительно фазы сетевого.

Внедрение результатов работы. Результаты работы использованы при разработке АСУ амплитудой переменного сетевого напряжения в метрологической службе АО "Оренбургский аппаратный завод" и при разработке стабилизатора амплитуды и частоты автономного генератора переменного напряжения АО "Стрела", а также в НПО "Взлет" (г.Жуковский).

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на XV1I-XIX научно-технических конференциях ОГУ (г. Оренбург, 1995г., 1996г., 1997г.), на второй международной научной конференции в Мордовском ордена Дружбы народов государственном университете им. Н.П.Огарева (г.Саранск, 1997г.), в отчетах по закрытой тематике: гос.per. №9/181 ("с") от 21.10.86, гос.рег. №01860094510.

На зашиту выносятся:

1. Результаты анализа свойств спектров технологических сигналов в виде закономерных связей и классификационных признаков, важных для дискриминирования отклонений однородных и разнородных параметров от образцовых значений.

2. Результаты анализа качественных показателей спектральных методов дискриминирования отклонений информативных параметров технологических сигналов.

3. Спектральные методы дискриминирования отклонений параметров интенсивности, частотных и временных параметров технологических сигналов, основанные на использовании амплитудных изменений частотных компонентов.

4. Спектральные методы дискриминирования малых отклонений временных интервалов и формы перекрывающихся во времени процессов, основанные на использовании изменений фаз частотных компонентов.

Публикации. По теме диссертации и результатам исследований опубликованы 7 печатных трудов.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы и приложений. Основное содержание работы изложено на 161 странице, содержит 23 рисунка и 2 таблицы, результаты исследований приведены в 9 приложениях, содержащих 5 рисунков, 12 таблиц. Список литературы включает в себя 100 наименований.