Автономное регулирование

Скачать

Регулятор частоты вращения дизеля КамАЗ-740. Топливный насос как исполнительный элемент регулятора. Исследование устойчивости системы по критерию Рауса-Гурвица. Шарнирный механизм центробежного чувствительного элемента. Оценка качества регулирования.

Размер: 1,5 M
Тип: курсовая работа
Категория: Коммуникации и связь
Скачать

Другие файлы:

Автономное теплоснабжение
Учебное пособие....

Автономное электроснабжение от микрогидроэлектростанций

Внешне-экономическая деятельность
Предмет, цели и задачи курса внешнеэкономической деятельности. Международное разделение труда. Регулирование и управление внешнеэкономической деятельн...

Регулирование рекламной деятельности
Международное регулирование рекламы. Особенности рекламного законодательства в ведущих странах мира. Регулирование рекламы в России. Международный код...

Государственное регулирование в Российской Федерации
Государственное регулирование внешних эффектов и потребления общественных товаров. Обеспечение экономики нужным количеством денег. Удовлетворение треб...


Краткое сожержание материала:

Размещено на

Реферат

Описана заданная схема устойчивости системы автоматического регулирования (САР), показаны уравнения звеньев САР, которые затем приведены к операторной форме. По собственному оператору замкнутой САР построено D-разбиение в плоскости заданного параметра к3. Проверена устойчивость САР по критериям Рауса-Гурвица и Найквиста. Рассчитан переходный процесс при ступенчатом управляющем и возмущающем воздействии и определены показатели качества регулирования.

Введение

Развитие систем управления ДВС характеризуется автоматизацией все большего числа процессов и режимов: пуск и прогрев двигателя; минимальные крейсерские и номинальные режимы работы; работа ДВС с перегрузкой; аварийный режим; переключение передач; изменение угла опережения впрыска (зажигания) топлива; регулирование частоты вращения коленчатого вала; регулирование давления наддува и состава смеси; управление пропусками топлива и отключение цилиндров; рециркуляция отработавших газов; поддержание теплового состояния; диагностика технического состояния систем управления.

Современные регуляторы частоты вращения ДВС содержат большое число взаимодействующих функциональных элементов. Для их вычисления используется принципиальная кинематическая схема регулятора. Составляется функциональная схема системы, в которой отображается взаимодействие между собой функциональных элементов с указанием их входных и выходных характеристик.

Решение указанных задач невыполнимо без знаний основ теории автоматического регулирования и управления, изучения ДВС как объекта регулирования, без освоения современных средств автоматики и методов их исследования.

1. САР дизеля КамАЗ 740

1.1 Общие сведения об объекте регулирования

Объектом регулирования является дизельный двигатель КамАЗ-740, который на номинальном скоростном режиме п = 2600 об/мин имеет следующие технические данные: Эффективная мощность Ne = 180 л.с; крутящий момент на валу Мк = 550 Н м; максимальное давление в такте сжатия Pz = 8,5 МПа; часовой расхода топлива Gj = 29 кг/ч; удельный эффективный расход топлива ge = 175 г/лс.-ч.

На двигателе установлен топливный насос высокого давления V-образного типа, имеющий следующие характеристики:

- число секций: 8;

- диаметр плунжера: 8 мм;

- ход плунжера: 10 мм;

- расстояние между секциями: 36 мм;

- номинальная частота вращения: 1300 об/мин;

- номинальная цикловая подача топлива: 79 мм3;

- цикловая подача топлива при частоте вращения 100 об/мин: 200 мм .

На топливном насосе высокого давления (ТНВД) установлен механический регулятор частоты вращения прямого действия, всережимный, с прямыми и обратными корректорами. Основные характеристики регулятора следующие:

- передаточное отношение передачи привода 2:3;

- частота вращения, соответствующая началу действия регулятора: 1335...1355 об/мин;

- частота вращения, соответствующая полному включению подачи: 1555 об/мин;

- минимальная частота вращения холостого хода: 300 об/мин;

- постоянная времени регулятора: 0,015 ... 0,025 с;

- коэффициент демпфирования в регуляторе L, = 0.5 ... 1,0.

Объект регулирования -- двигатель, функционирующий вместе с регулятором, образуют систему автоматического регулирования. Регулируемым параметром является частота вращения коленчатого вала двигателя со, а регулирующим фактором -- расход топлива Gt- Возмущающим воздействием является момент сопротивления на коленчатом валу Mz, а управляющим воздействием -- перемещение рычага управления двигателя &с(аруд).

Чувствительным элементом служит центробежный элемент измеритель частоты вращения коленчатого вала (ЦИЧ), а исполнительным элементом -- ТНВД, подающий топливо под высоким давлением в камеру сгорания двигателя. Связующими (промежуточными) элементами являются механический редуктор для привода ТНВД, ЦИЧ и шарнирный механизм (ШМ) кинематической связи муфты ЦИЧ и рейки ТНВД.

1.2 Регулятор частоты вращения дизеля КамАЗ-740

Современные регуляторы частоты вращения ДВС содержат большое число взаимодействующих функциональных элементов. Для их вычленения используют принципиальную кинематическую схему регулятора. На основе такой схемы изучают принцип действия регулятора, разделяют его на отдельные функциональные элементы. Затем составляют функциональную схему системы, в которой отображается работа и взаимодействие между собой каждого функционального элемента с указанием для него входного и выходного сигналов.

На рисунке 1 приведена кинематическая схема всережимного регулятора частоты вращения дизеля КамАЗ-740. Регулятор выполнен по схеме с переменной затяжкой главной пружины. Вместе с натяжением пружины изменяется ее наклон к главному рычагу. При этом плечо действия пружины увеличивается, что приводит к меньшей интенсивности роста общей степени неравномерности с уменьшением частоты вращения, чем у регуляторов с постоянным положением пружины.

Рис 1 -- Кинематическая схема регулятора частоты вращения дизеля КамАЗ-740

На схеме обозначены:

Рычаг обратного корректора; 7. Рычаг реек насоса;

Обратный корректор; 8. Рычаг регулятора;

Рычаг муфты грузов; 9. Прямой корректор;

Муфты грузов; 10. Рычаг управления;

Державка грузов; 11. Стартовая пружина;

Рычаг выключения подачи 12. Главная пружина;

13. Рейки ТНВД.

При работе регулятора по внешней скоростной характеристике первой начинает деформироваться пружина обратного корректора 2, при этом рычаг 3 муфты грузов поворачивается против часовой стрелки, смещая рейку в сторону увеличения подачи топлива (рычаг 1 при этом неподвижен). Дальнейшее увеличение частоты вращения дизеля приводит к тому, что грузы преодолевают усилие затяжки пружины корректора 9, и рычаги 1 и 3 поворачиваются по часовой стрелке как одно целое, смещая рейки 13 в сторону уменьшения подачи топлива. Применение в регуляторе обратного корректора, как показывает опыт, снизило дымность отработавших газов до допустимых пределов.

Функциональную схему системы регулирования частоты вращения дизеля КамАЗ-740 можно представить схемой на рисунке 2.

Основными функциональными элементами регулятора являются:

- ДВС;

w - Центробежный измеритель частоты вращения -- исполнительный элемент регулятора;

Редукторы приводов измерителей частоты вращения и кулачкового распределительного валика ТНВД;

Шарнирный механизм регулятора;

ТНВД.

Рис 2 -- Функциональная схема САР

2. Уравнения звеньев САР двигателя

2.1 Уравнение ДВС как объекта регулирования

При выводе уравнения ДВС как объекта регулирования принимаются следующие основные допущения: потери мощности на привод агрегатов малы по сравнению с мощностью ДВС; на входе в двигателе воздух -- идеальный газ; преобразование энергии в процессе горения происходит мгновенно; изменение параметров установившегося режима -- малое.

В соответствии с принятыми допущениями уравнение движения коленчатого вала (К.В.) двигателя имеет вид:

где - момент инерции К.В. двигателя совместно с нагрузкой; -- момент, развиваемый ДВС; - момент сопротивления, действующий на КВ.

Уравнение (1) является нелинейным. При малых отклонениях параметров возможна линеаризация нелинейных зависимостей разложением их в ряд Тейлора и удержанием первых членов ряда

где -- отклонения частоты вращения KB и цикловой подачи топлива относительно установившихся их значений;

-- приращение момента сопротивления (нагрузки).

Частные производные, входящие в уравнения, определяются по углам наклона касательных к соответствующим моментным характеристикам в точках:

Индекс «О» параметров указывает на их принадлежность к установившемся (номинальным) значениям.

Имея в виду, что на установившемся режиме справедливо равенство можно записать уравнение (1) с учетом равенств(2) в виде:

Для общности анализа вводятся безразмерные параметры:

С учетом введенных безразмерных параметров уравнение (3) перепишется следующим образом:

или в стандартной форме:

где-- постоянная времени двигателя;

-- коэффициент усиления двигателя по расходу топлива;

-- коэффициент передачи по моменту сопротивления (ВВ).

Выражение (4) является уравнением ДВС, как объекта регулирования. Приведем его к операторной форме:

2.2 Уравнения элементов регулятора

2.2.1 Центробежный чувствительный элемент

Для центробежного чувствительного элемента принимаются следующие допущения: трение в подвижных элементах отсутствует; отклонение центра тяжести грузиков от оси вращения при изменении частоты вращения пренебрежимо мало. Тогда из уравнения баланса сил запишем уравнение:

где Т2 -- постоянная времени регулятора, характеризующая его инерционность и определяемая приведением к оси муфты масс всех подвижных элементов;

-- коэффициент демпфирования (потерь), характери...