Цифрова технологія регулювання частоти обертання ротора гідротурбіни

Abstract

У роботі проаналізовано сучасні алгоритми цифрового регулювання, зокрема ПІД-регулятори, нечіткі системи керування (fuzzy logic) та адаптивні методи контролю. Розглянуто математичні моделі динаміки ротора, що враховують моменти турбіни, крутний момент навантаження, інерційність та гідравлічні нелінійності. Проведено моделювання перехідних процесів у середовищі MATLAB/Simulink для оцінки ефективності регуляторів при змінних навантаженнях. Показано, що використання цифрових алгоритмів дозволяє знизити перерегулювання, скоротити час стабілізації та підвищити адаптивність системи до змін зовнішніх умов. Особливу увагу приділено інтеграції сенсорних модулів у систему керування, що забезпечує безперервний контроль кутової швидкості, положення напрямних апаратів та інших критичних параметрів. Використання сучасних датчиків дозволяє автоматично коригувати керуючий сигнал, компенсуючи вплив температурних коливань, гідравлічних втрат і нерівномірності потоку води. Це підвищує точність підтримки частоти обертання та стабільність роботи гідроагрегату навіть при значних змінах навантаження. Наукова цінність роботи полягає у систематизації сучасних підходів до цифрового регулювання та обґрунтуванні переваг інтегрованих адаптивних систем.

The study analyzes modern digital control algorithms, including PID controllers, fuzzy logic systems, and adaptive control methods. Mathematical models of rotor dynamics are considered, taking into account turbine torque, load torque, inertia, and hydraulic nonlinearities. Transient process simulations were performed in MATLAB/Simulink to evaluate the effectiveness of controllers under variable loads. It was shown that the use of digital algorithms reduces overshoot, shortens stabilization time, and enhances system adaptability to changing external conditions. Special attention is given to the integration of sensor modules into the control system, which allows continuous monitoring of angular velocity, guide vane positions, and other critical parameters. Modern sensors automatically adjust the control signal, compensating for temperature fluctuations, hydraulic losses, and flow irregularities. This improves the accuracy of rotor speed maintenance and system stability even under significant load variations. The scientific value of this work lies in the systematization of modern approaches to digital control and the justification of the advantages of integrated adaptive systems.