Автономное регулирование - Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника курсовая работа

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.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

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.
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.
1.1 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:
- 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
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;
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:
w - Центробежный измеритель частоты вращения -- исполнительный элемент регулятора;
Редукторы приводов измерителей частоты вращения и кулачкового распределительного валика ТНВД;
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:
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:
2.2.1 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), характеризующий степень затухания колебательных процессов в регуляторе;
К3-- коэффициенты передач по частоте вращения 8а>р привода регулятора;
К4-- коэффициент передачи регулятора по управляющему воздействию ( по положению рычага управления двигателем);
-- относительное положение РУД (настройки регулятора)
--относительное значение частоты вращения привода ЧЭР.
2.2.2 Топливный насос как исполнительный элемент регулятора
При выводе уравнения топливного насоса принимается допущение о малости инерционных сил и сил сопротивления по сравнению с активными силами со стороны привода.
где-- ход рейки;-- относительный ход рейки;
-- коэффициент передачи ТНВД по ходу рейки управления подачей топлива.
3. Исследование устойчивости САР двигателя
3.1 Структурная схема САР и передаточная функция
Структурная схема всей системы изображена на рисунке 3.
Для построения структурной схемы необходимо представить уравнения элементов в операторной форме:
Т.к. в нашем случае управляющее воздействие осуществляется по то структурная схема имеет вид, изображенный на рисунке 4.
Передаточная функция для разомкнутой схемы будет иметь вид:
3.2 Б- разбиение САР в плоскости одного параметра
Для построения D-разбиения в плоскости параметра к3 выделим его в явном виде из собственного оператора D(S), подставив в него исходные данные и приравняв его к нулю:
Заменимвыделив действительную и мнимую части, тогда:
Далее на рисунке 4 строим кривую D-разбиения.
Предположительно областьявляется областью устойчивости. Докажем это с помощью критериев Рауса-Гурвица и Найквиста предварительно выбрав действительное коэффициентаиз этой области.
3.3 Исследование устойчивости САР по критерию Рауса-Гурвица
Для оценки выбираем такое значение к5, которое лежит в области максимальной устойчивости D- разбиения. Принимаем кз^б, тогда собственный оператор системы:
Коэффициенты полинома: а0=22,5-10"6; ai=2,175-10'3; а2=0,12; а3=7,4 При а0 = 22,5 *10~6 > 0 анализируем знаки диагональных миноров:
Таким образом мы доказали, что САР устойчива и область I D-разбиения является областью устойчивости системы по критерию Рауса-Гурвица.
3.4 Исследование устойчивости САР по критерию Найквиста
Необходимо проанализировать устойчивость замкнутой САР по расположению ее АФЧХ в разомкнутом состоянииотносительно точки на действительной оси с координатамиАФЧХ разомкнутой САР строится по передаточной функции
Для устойчивости замкнутой САР, устойчивой в разомкнутом состоянии, необходимо и достаточно, чтобы при изменении частоты колебаний доАФЧХ системы в разомкнутом состоянии не охватывала точку с координатами1;j;0).
4. Исследование переходных характеристик САР
4.1 Переходные характеристики при трех значениях неизвестного коэффициента
Качество регулирования САР определяется по показателям качества переходного процесса при ступенчатом управляющем воздействии.
Задаемся тремя значениями коэффициента к3 из области D- разбиения (см. рис. 5), такими как k3=0,l; k3=0,5; k3=0,7;. Далее определяем переходные характеристики при ступенчатом управляющем воздействии которые представлены на рисунке 7.
Переходные характеристики CAP при с!Мсступенчатом возмущающем воздействии
Рис 6 -- Переходные характеристики САР.
Показатели качества регулирования при к3= 0,6
-- максимальное перерегулирование; 0,8с -- время регулирования (при допуске ±5% от Sxycm). N=0- число колебаний за время переходного процесса.
При заданных параметрах системы автоматического регулирования частоты вращения дизеля КамАЗ-740 получены уравнения звеньев, схемы САР в общем виде и для управляющего воздействияС помощью критериев Рауса-Гурвица и Найквиста подтвердили устойчивость разомкнутой системы в / области D-разбиения. Наиболее качественные параметры регулирования САР получены при значении коэффициента к3--ОД.
Гимадиев А. Г. Динамические характеристики систем автоматического регулирования: Учебное пособие. -- Куйбышев: КуАИ, 1986. --60с.
Попов Е. П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. -- М.: Наука, 1978. -- 256 с.
Курс лекций по Автоматике и регулированию ДВС.
Оценка устойчивости системы автоматического регулирования по критериям устойчивости Найквиста, Михайлова, Гурвица (Рауса-Гурвица). Составление матрицы главного определителя для определения устойчивости системы. Листинг программы и анализ результатов. лабораторная работа [844,0 K], добавлен 06.06.2016
Определение передаточных функций элементов системы автоматического регулирования (САР) частоты вращения вала двигателя постоянного тока. Оценка устойчивости и стабилизация разомкнутого контура САР. Анализ изменения коэффициента усиления усилителя. курсовая работа [2,3 M], добавлен 13.07.2015
Передаточные функции звеньев. Оценка качества регулирования на основе корневых показателей. Исследование устойчивости системы. Построение переходного процесса и определение основных показателей качества регулирования. Параметры настройки регулятора. курсовая работа [1,1 M], добавлен 05.03.2015
Определение динамических характеристик объекта. Определение и построение частотных и временных характеристик. Расчет оптимальных параметров настройки ПИ-регулятора. Проверка устойчивости по критерию Гурвица. Построение переходного процесса и его качество. курсовая работа [354,7 K], добавлен 05.04.2014
Расчет областей устойчивости пропорционально-интегрально-дифференциального регулятора. Выбор оптимальных параметров регулирования. Построение передаточной функции, области устойчивости. Подбор коэффициентов для определения наибольшей устойчивости системы. контрольная работа [1,0 M], добавлен 11.06.2014
Работа регулятора линейного типа, автоматического регулятора, исполнительного механизма, усилителя мощности, нормирующего преобразователя. Составление алгоритмической структурной схемы системы автоматического управления. Критерий устойчивости Гурвица. контрольная работа [262,6 K], добавлен 14.10.2012
Поиск передаточных функций разомкнутой и замкнутой систем, замкнутой системы по ошибке и возмущению. Точность отработки входных воздействий. Устойчивость по критерию Гурвица. Выбор регулятора и уточнение его параметров. Значения динамических показателей. контрольная работа [40,9 K], добавлен 04.03.2014
Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д. PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах. Рекомендуем скачать работу .

© 2000 — 2021



Автономное регулирование курсовая работа. Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника.
Реферат: Контент-анализ. Скачать бесплатно и без регистрации
Можно Ли Избежать Конфликт Поколений Итоговое Сочинение
Реферат по теме Антиаритмические средства
Курсовая работа: Спектральные методы анализа. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат: Структурные типы и районирование месторождений нефти и газа
Контрольная работа по теме Особенности уголовного судопроизводства
Курсовая работа по теме Взаимодействия предприятия с внешней средой
Мини Сочинение Про Екатерину 2
Реферат по теме Роль похідних груп в еволюції ідейно-політичних засад ОУН в роки німецько-радянської війни
Реферат: Little Girl Lost Essay Research Paper
Адаптации Персонала В Организации Курсовая
Реферат по теме Позиция учителя педагогика
Реферат: Первобытные формы религии Миф. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение Почему Важно Не Забывать Уроки Войны
Тактика проведения обыска
Курсовая Работа На Тему Недвижимость
Эссе День Рубля 2022
Отчет по практике по теме Аналіз діяльності Державної казначейської служби
Реферат по теме Как Хельсинки стал столицей
Курсовая работа по теме Белые чугуны, легированные хромом
Великая Северная война - История и исторические личности реферат
План расследования по уголовному делу - Государство и право контрольная работа
Новая экономическая политика - История и исторические личности контрольная работа