Розробка методу побудови регулятора швидкості обертання турбіни детандера

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276587

Ключові слова:

нелінійний об’єкт, адаптивне керування, релейний регулятор, модель об’єкта, редукована модель

Анотація

Дослідження присвячене регулятору швидкості обертання турбіни детандера, з врахуванням можливості реалізації цього регулятора на мікропроцесорних засобах автоматизації. Використання детандер-генераторних агрегатів в цілому покращує показники енергозбереження, а можливість підтримання швидкості обертання валу турбіни у визначених межах, в свою чергу, безпосередньо впливає на показники якості згенерованої електроенергії. Турбіна детандера, як об’єкт керування, описується нелінійними рівняннями, що обумовлює можливість використання різних за своєю побудовою регуляторів, та потребує обрання найбільш відповідного за певними критеріями. В рамках дослідження, виходячи із завдань практичної реалізації регулятора на мікропроцесорних засобах, підтверджено доцільність редукування передатної функції моделі в процесі ідентифікації об’єкту керування. В результаті досліджень на експериментальній установці показано, що використання трьох позиційного релейного регулятора дозволяє забезпечити динаміку регулювання на рівні класичного PID-регулятора. Вагомим результатом досліджень є факт стабілізації швидкості обертання турбіни, яка впливає на параметри електроенергії, що генерується електрогенератором. Виконана лінеаризація опису об’єкта керування шляхом побудови сімейства передатних функцій для робочих точок діапазону регулювання. Для побудови регулятора швидкості обертання турбін запропоновано критерій «мінімальної коливальності параметру при зміні його заданого значення». Побудовано регулятор для нелінійного об’єкта з ознаками коливальності, який має просту реалізацію та час циклу 1 мс. Він дає змогу зменшити коливання швидкості обертання до 5 % та мінімізувати вплив збурень процесу обертання

Біографії авторів

Георгій Васильович Кулінченко, Сумський державний університет

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра комп’ютеризованих систем управління

В’ячеслав Олегович Журба, Сумський державний університет

Кандидат фізико-математичних наук, доцент

Кафедра комп’ютеризованих систем управління

Андрій Олександрович Панич, Сумський державний університет

Асистент

Кафедра комп’ютеризованих систем управління

Петро Володимирович Леонтьєв, Сумський державний університет

Кандидат технічних наук, завідувач кафедри

Кафедра комп’ютеризованих систем управління

Посилання

  1. Kulinchenko, H., Panych, A. Leontiev, P., Zhurba, V. (2022). Simulation of the expander of the excess gas pressure utilization plant. ScienceRise, 3, 3–13. doi: https://doi.org/10.21303/2313-8416.2022.002545
  2. Severin, V. P., Godlevskaya, K. B. (2012). Mnogokriterial'nyy parametricheskiy sintez nelineynykh sistem avtomaticheskogo upravleniya parovoy turbinoy AES. Vіsnik NTU «KhPІ», 29, 117–126. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/10050
  3. Jalali, M., Bhattacharya, K. (2013). Frequency regulation and AGC in isolated systems with DFIG-based wind turbines. 2013 IEEE Power & Energy Society General Meeting. doi: https://doi.org/10.1109/PESMG.2013.6672801
  4. Abo-Elyousr, F. K. (2016). Load frequency controller design for two area interconnected power system with DFIG based wind turbine via ant colony algorithm. 2016 Eighteenth International Middle East Power Systems Conference (MEPCON). doi: https://doi.org/10.1109/MEPCON.2016.7836899
  5. Pappachen, A., Fathima, A. P. (2015). Genetic algorithm based PID controller for a two-area deregulated power system along with DFIG unit. Proceedings of the IEEE Sponsored 2nd International Conference on Innovations in Information, Embedded and Communication systems (ICIIECS), Coimbatore, India, 19–20. Available at: https://www.researchgate.net/publication/281927457
  6. Kumar, A., Sathans (2015). Impact study of DFIG based wind power penetration on LFC of a multi area power system. 2015 Annual IEEE India Conference (INDICON). doi: https://doi.org/10.1109/indicon.2015.7443629
  7. Oshnoei, A., Khezri, R., Muyeen, S. M., Blaabjerg, F. (2018). On the Contribution of Wind Farms in Automatic Generation Control: Review and New Control Approach. Applied Sciences, 8 (10), 1848. doi: https://doi.org/10.3390/app8101848
  8. Marushchak, Y., Mazur, D., Kwiatkowski, B., Kopchak, B., Kwater, T., Koryl, M. (2022). Approximation of Fractional Order PIλDµ-Controller Transfer Function Using Chain Fractions. Energies, 15 (3), 4902. doi: https://doi.org/10.3390/en15134902
  9. Zimchuk, I. V. (2018). Synthesis the digital regulators of lowered order for the reserved systems management by continuous objects. Radio Electronics, Computer Science, Control, 4, 187–192. doi: https://doi.org/10.15588/1607-3274-2017-4-21
  10. Bjork, J., Pombo, D., Johansson, K. H. (2022). Variable-Speed Wind Turbine Control Designed for Coordinated Fast Frequency Reserves. IEEE Transactions on Power Systems, 1471–1481. doi: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2021.3104905
  11. Singh, K. K., Agnihotri, G. (2001). System Design through Matlab®, Control Toolbox and Simulink®. Springer London, 488. doi: https://doi.org/10.1007/978-1-4471-0697-5
  12. Amaguaña, J. F., Sánchez, M. J., Pruna, E. P., Escobar, I. P. (2023). Implementation of PID and MPC Controllers for a Quadruple Tank Process in a 3D Virtual System, Using the Hardware in the Loop Technique. Applied Technologies. ICAT 2022. Communications in Computer and Information Science. doi: https://doi.org/10.1007/978-3-031-24971-6_28
  13. Kiku, A. G., Reva, E. Ju. (2008). Sintez ukorochennyh modeley dinamicheskih ob'ektov. Adaptyvni systemy avtomatychnogo upravlinnya, 2 (13), 77–82. doi: https://doi.org/10.20535/1560-8956.13.2008.34081
  14. Pavliukov, M. S., Liashenko, I. M., Pryimak, B. I. (2018). Zmenshennia poriadku modeli elektropryvodu lanky zvariuvalnoho manipuliatora. Suchasni problemy elektro enerhotekhniky ta avtomatyky, 540–543. Available at: http://jour.fea.kpi.ua/article/view/165075
  15. Freitas, F. D., Rommes, J., Martins, N. (2008). Gramian-Based Reduction Method Applied to Large Sparse Power System Descriptor Models. IEEE Transactions on Power Systems, 23 (3), 1258–1270. doi: https://doi.org/10.1109/TPWRS.2008.926693
  16. Rugh, W. J., Shamma, J. S. (2000). Research on gain scheduling. Automatica, 36 (10), 1401–1425. doi: https://doi.org/10.1016/s0005-1098(00)00058-3
  17. Sheremet, O. I., Tkachenko, O. O. (2017). Teoretychni aspekty syntezu releinykh rehuliatoriv dlia elektropryvodiv postiynoho strumu. Visnyk Donbaskoi derzhavnoi mashynobudivnoi akademiyi, 3 (24Е), 97–102. Available at: http://www.dgma.donetsk.ua/science_public/science_vesnik/%E2%84%963(24%D0%95)_2017/article/15.pdf
  18. Moskalenko, V., Moskalenko, A. (2022). Neural network based image classifier resilient to destructive perturbation influences – architecture and training method. Radioelectronic and Computer Systems, 3, 95–109. doi: https://doi.org/10.32620/reks.2022.3.07
  19. Cabrera-Rufino, M.-A., Ramos-Arreguín, J.-M., Rodríguez-Reséndiz, J., Gorrostieta-Hurtado, E., Aceves-Fernandez, M.-A. (2022). Implementation of ANN-Based Auto-Adjustable for a Pneumatic Servo System Embedded on FPGA. Micromachines, 13, 890. doi: https://doi.org/10.3390/mi13060890
  20. Warrier, P., Shah, P. (2021). Fractional Order Control of Power Electronic Converters in Industrial Drives and Renewable Energy Systems: A Review. IEEE Access, 9, 58982–59009. doi: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3073033
Розробка методу побудови регулятора швидкості обертання турбіни детандера

##submission.downloads##

Опубліковано

2023-04-17

Як цитувати

Кулінченко, Г. В., Журба, В. О., Панич, А. О., & Леонтьєв, П. В. (2023). Розробка методу побудови регулятора швидкості обертання турбіни детандера. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 2(2 (122), 44–52. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2023.276587

Номер

Том 2 № 2 (122) (2023): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2023 Heorhii Kulinchenko, Viacheslav Zhurba, Andrii Panych, Petro Leontiev

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.