FI125798B - Mäntämoottorin nopeussäädin - Google Patents
Mäntämoottorin nopeussäädin Download PDFInfo
- Publication number
- FI125798B FI125798B FI20085202A FI20085202A FI125798B FI 125798 B FI125798 B FI 125798B FI 20085202 A FI20085202 A FI 20085202A FI 20085202 A FI20085202 A FI 20085202A FI 125798 B FI125798 B FI 125798B
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- controller
- speed
- interface
- information
- signal
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/041—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D31/00—Use of speed-sensing governors to control combustion engines, not otherwise provided for
- F02D31/001—Electric control of rotation speed
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1497—With detection of the mechanical response of the engine
- F02D41/1498—With detection of the mechanical response of the engine measuring engine roughness
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
- F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
- F02D41/28—Interface circuits
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/021—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a variable is automatically adjusted to optimise the performance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/0205—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system
- G05B13/024—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric not using a model or a simulator of the controlled system in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
- G05B13/02—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric
- G05B13/04—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators
- G05B13/042—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion electric involving the use of models or simulators in which a parameter or coefficient is automatically adjusted to optimise the performance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1409—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1422—Variable gain or coefficients
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D2041/1413—Controller structures or design
- F02D2041/1432—Controller structures or design the system including a filter, e.g. a low pass or high pass filter
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/22—Safety or indicating devices for abnormal conditions
- F02D2041/228—Warning displays
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
- F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
- F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
- F02D41/1402—Adaptive control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Software Systems (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
Description
Mäntämoottorin nopeussäädin Tekniikan ala Tämä keksintö liittyy mäntämoottorin nopeussäätimeen. Erityisesti keksintö liittyy laivan mäntämoottorin nopeussäätimeen.
Tekniikan taso
Kuvio 1 kuvaa esimerkkiä tunnetusta mäntämoottorin 1 nopeussäätimestä 4. Mäntämoottorin pääakselin nopeus, tarkemmin sanottu pyörimisnopeus, mitataan anturilla 2 esimerkiksi vauhtipyörästä 3. Anturin mittaustieto välitetään nopeussäätimelle 4, joka vertaa mitattua nopeutta referenssinopeuteen. Tämän vertailun perusteella nopeussäädin antaa ohjaussignaalit moottorissa olevalle toimilaitteelle tai -laitteille 5 moottorin nopeuden (tarkemmin sanottuna moottorin pääakselin pyörimisnopeuden) ohjaamiseksi haluttuun arvoon eli referenssinopeusarvoon. Nopeussäädin käsittää ensimmäisen rajapinnan 6 referenssitiedon (referenssisignaalin) vastaanottamiseksi, toisen rajapinnan 7 mittaustiedon (mittaussignaalin) vastaanottamiseksi ja kolmannen rajapinnan 8 ohjaussignaalin lähettämiseksi toimilaitteelle. Toimilaite on tavallisesti moottoriin tulevan polttoaineen määrä säätävä venttiili, tai sitten ohjaussignaalin ohjaa sylinterikohtaisia polttoainesuuttimia.
Patenttijulkaisu US 2006011167 esittää erästä tunnettua polttomoottorin nopeus-säädintä, jossa on rajapintoja vastaanottamaan ja lähettämään erinäisiä tietoja ja signaaleita, ja joka säädin muodostaa ohjaussignaalin.
Nopeussäädin tarvitaan, jotta moottorin nopeus pysyy halutussa arvossa ja halutulla alueella. Jos nopeussäädintä ei ole, moottorin nopeus voi siirtyä yli suunnitellun toiminta-alueen, minkä seurauksena moottori voi rikkoutua. Nopeussäätimessä käytetään tavallisesti PID -algoritmia. Tavallisesti säädin viritetään siten, että moottorin nopeus poikkeaisi mahdollisimman vähän moottorin kuormituksen muuttuessa ja moottorin nopeus ei värähtelisi vakaalla nopeudella. Jos säädin viritetään reagoimaan nopeasti moottorin kuormituksen muutoksiin, niin silloin moottorin nopeus jää helposti värähtelemään tasaisella kuormitukselle eli ajettaessa moottoria vakaalla nopeudella. Jos taas säädin viritetään siten, että moottorin nopeus ei värähtele yhtään tai ei juuri ollenkaan vakaalla nopeudella, niin silloin säädin reagoi verkkaisesti moottorin kuormituksen muutoksiin.
Vaikka säätimen virityksessä pystyttäisiin ottamaan riittävästi huomioon nämä kaksi kriteeriä, niin viritys toimisi sopivalla tavalla vain viritysolosuhteissa. Käytännössä moottorissa vallitsevat olosuhteet muuttuvat monista syistä, kuten esimerkiksi moottorin mekaanisten komponenttien kulumisesta, moottorin kuormituksen vaihteluista, polttoainelaadun vaihteluista, ympäristöolosuhteiden vaihteluista, moottorin akseliin yhdistetyn joustavan kytkennän lämpötilan muutoksista jne. Olosuhteiden muuttuessa moottorin säätö muuttuu joko värähtelevämmäksi tai verkkaisemmaksi.
Olosuhteiden muutoksia on pyritty huomioimaan käyttämällä taulukoita eri olosuhteille, joiden mukaan säädin voidaan virittää uudelleen kyseiseen olosuhteeseen sopivaksi. Kaikkia vaikuttavia seikkoja ei kuitenkaan käytännössä pystytä mittaamaan eikä siis ottamaan huomioon taulukoissa, kuten mekaanista kulumista. Toinen tapa on mallintaa koko moottorisysteemi, mikä vaatii syvällistä tietämystä systeemin prosessista. Käytännössä tietoa ei ole joko olemassa tai saatavilla.
Näin ollen PID- säätimen (tai muun säädintyypin) viritys on tehtävä käytännössä ilman tarkempaa tiedollista ja teoreettista tukea. Yleisesti ottaen värähtelevä moottori on vakava ongelma, sillä värähtely kiihdyttää moottorin kulumista. Asennuksissa, joissa käytetään isoa moottoria (kuten isoissa laivoissa), moottori on tavallisesti yhdistetty kuormaan (laivan generaattori, laivan potkuri) joustavan kytkennän välityksellä. Kytkentä vaimentaa moottorin luontaista värähtelyä, joka aiheutuu moottori kampiakselin pyörimisestä. Kampiakselin värähtelyt johtuvat kampiakseliin yhteydessä olevien mäntien eriaikaisista työtahdeista, joissa energia saadaan polttoaineen palamisesta. Joustava kytkentä mitoitetaan kestämään normaali moottorin värähtely ja teho.
Moottorin nopeussäätimen toimintojen aiheuttama värähtely on huomattavasti suurempaa kuin moottorin luontainen värähtely. Moottorin luonnollisten värähtelyjen taajuuksien ja säädön aiheuttamien värähtelyjen taajuuksien ilmetessä moottorisystee-min (moottori, kytkin ja systeemin pääakseli kuormineen) resonanssitaajuudella, ti lanne on erityisen vakava. Tällöin resonoiva systeemi saattaa rikkoa systeemin komponentteja. Juostava kytkin on eräs todennäköisesti rikkoutuva komponentti.
Säädön aiheuttama värähtely aiheuttaa siis lisärasitusta joutavalle kytkimelle. Lisä-rasitus nostaa kytkimen sisäosien lämpötilaa, mikä lyhentää kytkimen elinikää ja pahimmillaan voi aiheuttaa kytkennän rikkoutumisen. Ajonaikainen joustavan kytkennän rikkoutuminen voi aiheuttaa vastaavasti moottorin ja/tai kuorman rikkoutumisen.
Keksinnön lyhyt kuvaus
Keksinnön tavoitteena on vähentää nopeussäätimen aiheuttamia värähtelyjä moottorin pyörimisnopeudessa. Tavoite saavutetaan mäntämoottorin nopeussääti-mellä, joka pystyy analysoimaan aiheuttamansa värähtelyt ja sen perusteella suorittamaan tarvittavat toimenpiteet. Toimenpide voi olla ilmoituksen muodostaminen ja lähettäminen valvovalle yksikölle, tai nopeussäädön ohjaaminen värähtelyjen pienentämiseksi. Nopeussäätimessä on monitorointiosa 10 valvomaan nopeussäätimen 4 toimenpiteistä aiheutuneita vasteita moottorin nopeudessa. Monitorointiosa on järjestetty tarvittaessa muodostamaan ohjausmuutossignaali nopeussäätimen 4 ohjaamiseksi ja tarvittaessa muodostamaan ilmoitus säätimen toimenpiteestä aiheutuneesta vasteesta.
Kuvioluettelo
Seuraavassa keksintöä kuvataan yksityiskohtaisemmin oheisten piirustusten kuvioiden avulla, joissa
Kuvio 1 esittää esimerkkiä tunnetusta nopeussäätimestä,
Kuvio 2 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta nopeussäätimestä
Kuvio 3 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisen nopeussäätimen mo- nitorointiosasta.
Keksinnön kuvaus
Kuvio 2 esittää esimerkkiä keksinnön mukaisesta suoritusmuodosta 9. Keksinnöllinen nopeussäädin 9 käsittää nopeusäädinosan 4 (säädin) ja monitorointiosan 10. Säädin 4 on normaali nopeussäädin, joka voi kuulua mihin tahansa tunnettuun sää-dintyyppiin, kuten PID -säätimiin jne.. Säätimessä 4 on ensimmäinen rajapinta 6 vastaanottamaan referenssitietoa ja toinen rajapinta 7 vastaanottamaan mittaustietoa moottorin nopeudesta (tarkemmin sanottuna pyörimisnopeudesta) sekä kolmas rajapinta 8 lähettämään ohjaussignaali mäntämoottorin nopeuden ohjaamiseksi. Sää-dinosa 4 on järjestetty vasteena vastaanotetuille mittaustiedolle ja referenssitiedolle muodostamaan mainittu ohjaussignaali.
Monitorointiosan 10 tehtävänä on valvoa säätimen 4 toimenpiteistä aiheutuneita vasteita moottorin nopeudessa. Monitorointiosa käsittää neljännen rajapinnan 11 vastaanottamaan mittaustietoa moottorin nopeudesta, viidennen rajapinnan 12 lähettämään ohjausmuutossignaali säätimelle 4 ja kuudennen rajapinnan 13 lähettämään ilmoitus säätimen toimenpiteestä aiheutuneesta vasteesta moottorin nopeudessa. Monitorointiosa on siis järjestetty tarvittaessa muodostamaan ohjausmuutossignaali säätimen 4 ohjaamiseksi viidennen rajapinnan 12 kautta ja tarvittaessa muodostamaan ilmoitus säätimen toimenpiteestä aiheutuneesta vasteesta lähettäväksi kuudennen rajapinnan 13 kautta.
Lähetettävä ilmoitus voi olla tietyn tason hälytys tai alemman tason ilmoitus. Ilmoitus vastaanotetaan esimerkiksi erillisessä valvontakeskuksessa, jossa valvoja voi reagoida ilmoitukseen sopivaksi katsomallaan tavalla.
Kuvio 3 kuvaa tarkemmin monitorointiosaa 10. Monitorointiosa 10 käsittää suodattimen 15 suodattamaan ylimmät taajuudet ja tasasignaaliosuuden mittaustietosignaalista, laskentaelimen 16 laskemaan suodatetusta mittaustietosignaalista tiettyä suuretta tai suureita vastaavat arvot, vertailuelimen 17 vertaamaan laskettuja arvoja tiettyyn tai tiettyihin raja-arvoihin, valinta-elimen 18 valitsemaan toiminta vertailun perusteella ja toiminta-elimet 19 suorittamaan valittu toiminta/toiminnat.
Suodatinosa 15 voi olla esimerkiksi analoginen alipäästösuodatin tai digitaalinen suodatin kuten FIR -suodatin. Suodatinosan, kuten myös muiden osien toteutus, on riippuvainen siitä, millä tavalla monitorointiosa on tarkoitus rakentaa - analogiatekniikan komponenteilla vai digitaalitekniikan komponenteilla.
Laskentaelin 16 on järjestetty laskemaan jonkin suuren tai suureiden arvoja. Edullinen ja hyvin käyttökelpoinen järjestely on laskea varianssin arvo. Varianssi kuvaa signaalin hajontaa signaalin odotusarvon suhteen. Varianssi määritellään normaalisti seuraavasti:
missä X on muuttujan havaittu arvo tietyssä havaintopisteessä ja μ on X:n odotusarvo (normaalisti keskiarvo). (X - μ) on siis muuttujan havaintopisteen arvon erotus odotusarvoon. Käytännössä kaava (1) tarkoittaa, että erotusten neliöiden keskiarvo on hajonnan odotusarvo eli varianssi. Toki on olemassa myös muita tapoja määrittää varianssi.
Moottorin luontaiset värähtelyt aiheuttavat varianssia moottorin nopeuteen verrattuna täysin värähtelemättömään nopeuteen. Myös moottorin sylinterin epätasainen kuluminen kasvattaa moottorin nopeuden varianssia. Varianssin arvo on siis riippuvainen värähtelyjen määrästä ja täten moottorin tilasta. Tavanomaiset varianssin arvot moottorin eri tiloissa voidaan määrittää etukäteen.
Säätimen 4 toiminta aiheuttaa suuret varianssiarvot moottorin nopeuteen. Vertaamalla monitorointiosan 10 laskemia varianssiarvoja etukäteen määritettyihin tavanomaisiin varianssiarvoihin, voidaan päätellä onko säätimen toiminta aiheuttanut haitallisessa määrin värähtelyjä moottorin nopeuteen. Vertailuelin 17 vertaa laskettua varianssia etukäteisarvoihin. Vertailu voidaan tehdä vertaamalla arvoja toisiinsa tai ottamalla arvojen erotus. Vertailun perusteella valintaelin 18 suorittaa toimintatavan valinnan. Jos etukäteen tallennettu arvo on pienempi kuin laskettu arvo valitaan ilmoituksen muodostaminen ja/tai ohjaussignaalin muodostamisen. Etukäteen tallennettuja arvoja voi olla useampi, jolloin valittu toiminta voi riippua siitä kuinka monta tallennettua arvoa laskettu arvo ylittää. Tallennetut arvot voivat toimivat siis raja-arvoina, joiden ylitys johtaa tiettyihin toimenpiteisiin. Raja-arvot voidaan asettaa siten, että monitorointiosa 10 ei ohjaa liian herkästi säädinosan 4 toimintaa. Mikäli vertailun te- kemisessä käytetään lasketun arvon ja tallennetun arvon erotusta, erotuksen suuruus on kriteeri, jonka mukaan valitaan toimintatapa.
Toimintatapa (toiminnat) voidaan valita esimerkiksi seuraavasti: a) valitaan ilmoituksen muodostaminen, kun laskettu arvo ylittää alimman tallennetun arvon (arvojen erotus pieni), b) valitaan ohjaussignaalin muodostaminen, kun laskettu arvo ylittää seuraavaksi alimman arvon (arvojen erotus keskisuuri) ja c) valitaan hälytystason ilmoituksen muodostaminen ja ohjaussignaalin muodostaminen, joka pysäyttää moottorin, kun laskettu arvo ylittää ylimmän tallennetun arvon (arvojen erotus suuri).
Kuten esimerkistä huomataan muodostettavia ilmoituksia ja ohjaussignaaleja voi olla monenlaisia. Ilmoituksia ja ohjaussignaaleja voidaan käyttää erikseen tai yhdessä toimintatavan muodostamiseksi. Toiminta-elimet 19 on järjestetty muodostamaan valittu ohjausmuutossignaali nopeussäätimen 4 ohjaamiseksi ja muodostamaan ilmoitus säätimen toimenpiteestä aiheutuneesta vasteesta. Toiminta-elimet voivat olla yksi kokonaisuus tai sitten useammasta osasta muodostuva kokonaisuus.
Vaihtoehtoisesti varianssin kanssa voidaan käyttää myös aikatietoa siitä, milloin säädin 4 on suorittanut ohjaustoiminnan ja milloin varianssin arvo on laskettu. Tässä suoritusmuodossa monitorointiosa käsittää lisäksi ajastusjärjestelyn 21, joka on järjestetty tarjoamaan aikatietoa (aikamerkintöjä varten) säätimen muille osille ja seitsemännen rajapinnan 22 vastaanottamaan tieto säätimen 4 kustakin suorittamasta ohjaustoiminnasta. Tällöin laskentaelin 16 on järjestetty merkitsemään aikatieto lasketun arvon yhteyteen ja jokin sopiva osa monitorointiosasta 10, kuten rajapinta 22, on järjestetty merkitsemään aikatieto säätimen 4 toimintatietoon. Vertailuelin 17 ja valinta-elin 18 on järjestetty hyödyntämään mainittuja merkittyjä aikatietoja toiminnan valitsemiseksi. Jos lasketun varianssi aikamerkintä on lähellä säätimen 4 ohjaustoiminnan aikamerkintää, ottaen huomioon moottorin ja säätimen aikavakion, voidaan päätellä tarkemmin, että säätötoiminta on aiheuttanut värähtelyä moottorin nopeudessa.
Käytännössä esitetyissä suoritusmuodoissa on myös osakohtaista muistikapasiteettia tai erillinen muisti 20, johon on tallennettu tarpeellista tietoa (etukäteen tallennetut arvot, tietoa säätimen 4 suorittamista ohjaustoiminnoista, laskettujen suureiden arvoja ja tietoihin yhdistettyjä aikamerkintöjä).
Aikamerkintöjä hyödyntävän suoritusmuodon säädinosassa 4 on myös oltava jokin järjestely lähettämään tieto säätötoiminnasta monitorointiosalle 10. Järjestely voi olla erillinen rajapinta, jonka kautta kyseinen tieto välitetään monitorointiosan seitsemänteen rajapintaan tai siten muutosohjaussignaali välitetään myös monitorointiosaan. Kuvion 2 katkoviiva kuvaa tätä järjestelyä.
Kuviot 2 ja 3 kuvaavat keksinnöllisiä suoritusmuotoja hyvin yksinkertaistettuna. On ymmärrettävä, että käytännön toteutukset voidaan toteuttaa usealla eri tavalla ja ne voivat käsittää osia ja toimintoja, joita kaikkia ei ole esitetty kuvissa 2 ja 3.
Monitorointiosa voidaan toteuttaa esimerkiksi siten, että ainakin laskentaelin 16, vertailuelin 17 ja valinta-elin 18 ovat ohjelmakokonaisuuksia, jotka on tarkoitettu ajettavaksi monitorointiosan prosessoriyksikössä. Ohjelmakokonaisuus voi olla oma erillinen ohjelma tai ohjelman osa suuremmasta ohjelmasta. Monitorointiosa 10 voi olla myös kokonaisuudessaan piirilevy, kuten ASKOin (Application Specific Integrated Circuit) käsittävä piirilevy. Kuviossa 3 esitetyt elimet voivat olla erillisiä osia tai integroitu yhdeksi kokonaisuudeksi. On siis olemassa erilaisia vaihtoehtoja ja yhdistelmiä toteuttaa monitorointiosa.
Monitorointiosa voi käsittää myös kahdeksannen rajapinnan 23, jonka kautta monitorointiosa voidaan tarvittaessa uudelleenkonfiguroida.
Keksinnön mukainen nopeussäädin pystyy yksinkertaisella ja luotettavalla tavalla analysoimaan säätimen ja moottorin dynaamista käyttäytymistä ja erottamaan säätimen toiminnasta aiheutuvat moottorin nopeuden värähtelyt, moottorin luonnollisista värähtelyistä. Moottorista ei tarvitse tietää monimutkaista ja yksityiskohtaista mallinnusta. Keksintö soveltuu hyvin laivojen moottoreiden nopeussäätimeksi. Keksintö on toteutettavissa PID -säätimenä tai muuna säädintyyppinä.
Edellä esitetyn kuvauksen ja sen esimerkkien valossa on selvää, että keksinnön mukainen toteutusmuoto voidaan saada aikaa monella eri ratkaisuilla. On selvää, että keksintö ei rajoitu pelkästään tässä tekstissä mainittuihin esimerkkeihin, vaan keksintö voidaan toteuttaa monilla erilaisilla toteutusmuodoilla.
Mikä tahansa keksinnöllinen toteutusmuoto voidaan siis toteuttaa keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.
Claims (11)
1. Nopeussäädin (4) ohjaamaan mäntämoottorin nopeutta, joka nopeussäädin käsittää ensimmäisen rajapinnan (6) vastaanottamaan referenssitietoa ja toisen rajapinnan (7) vastaanottamaan mittaustietoa moottorin nopeudesta sekä kolmannen rajapinnan (8) lähettämään ohjaussignaali mäntämoottorin nopeuden ohjaamiseksi, joka nopeussäädin on järjestetty vasteena vastaanotetuille mittaustiedolle ja referenssi-tiedolle muodostamaan mainittu ohjaussignaali, joka nopeussäädin käsittää monito-rointiosan (10) valvomaan nopeussäätimen (4) toimenpiteistä aiheutuneita vasteita moottorin nopeudessa, joka monitorointiosa käsittää neljännen rajapinnan (11) vastaanottamaan mittaustietoa moottorin nopeudesta ja viidennen rajapinnan (12) lähettämään ohjausmuutossignaali säädintä (4) varten joka monitorointiosa on järjestetty muodostamaan ohjausmuutossignaali nopeussäätimen (4) ohjaamiseksi viidennen rajapinnan (12) kautta ja joka monitorointiosa (10) käsittää suodattimen (15) suodattamaan ylimmät taajuudet mittaustietosignaalista, laskentaelimen (16) laskemaan suodatetusta mittaustie-tosignaalista tiettyä suuretta tai suureita vastaavat arvot, vertailuelimen (17) vertaamaan laskettuja arvoja tiettyyn tai tiettyihin raja-arvoihin, valinta-elimen (18) valitsemaan toiminta vertailun perusteella ja toiminta-elimet (19) suorittamaan valittu toimin-ta/toiminnat, tunnettu siitä, että nopeussäädin käsittää myös kuudennen rajapinnan (13) lähettämään ilmoitus säätimen toimenpiteestä aiheutuneesta vasteesta moottorin nopeudessa, ja monitorointiosa on järjestetty muodostamaan ilmoitus säätimen toimenpiteestä aiheutuneesta vasteesta moottorin nopeudessa lähettäväksi kuudennen rajapinnan (13) kautta, ja joka suodatin (15) on järjestetty myös suodattamaan tasasig-naaliosuuden mittaustietosignaalista ja joka laskentaelin (16) on järjestetty laskemaan varianssin arvo.
2. Vaatimuksen 1 mukainen säädin, tunnettu siitä, että se on järjestetty vertaamaan monitorointiosan (10) laskemia varianssiarvoja etukäteen määritettyihin tavanomaisiin varianssiarvoihin.
3. Vaatimuksen 2 mukainen säädin, tunnettu siitä, että varianssin arvon kanssa käytetään aikatietoa siitä milloin säädin (4) on suorittanut ohjaustoiminnan ja milloin varianssin arvo on laskettu.
4. Vaatimuksen 2, tai 3 mukainen säädin, tunnettu siitä, että toiminta-elimet (19) on järjestetty muodostamaan ohjausmuutossignaali nopeussäätimen (4) ohjaamiseksi ja muodostamaan ilmoitus säätimen toimenpiteestä aiheutuneesta vasteesta.
5. Vaatimuksen 4 mukainen säädin, tunnettu siitä, että muodostettava ohjausmuutossignaali on järjestetty muuttamaan säätimen (4) käyttämää referenssitietoa.
6. Jonkin vaatimuksen 2-5 mukainen säädin, tunnettu siitä, että säädin (4) käsittää ajastusjärjestelyn (21), joka on järjestetty tarjoamaan aikatietoa säätimen muille osille.
7. Vaatimuksen 6 mukainen säädin, tunnettu siitä, että monitorointiosa (10) käsittää seitsemännen rajapinnan (22) vastaanottamaan tieto säätimen (4) kustakin suorittamasta ohjaustoiminnasta ja säädin (4) käsittää järjestelyn lähettämään ohjaustoi-mintatieto seitsemänteen rajapintaan, ja että laskentaelin (16) on järjestetty merkitsemään aikatieto lasketun arvon yhteyteen ja monitorointiosa (10) on järjestetty merkitsemään aikatieto vastaanotettuun oh-jaustoimintatietoon, ja vertailuelin (17) ja valinta-elin (18) on järjestetty hyödyntämään mainittuja merkittyjä aikatietoja toiminnan valitsemiseksi.
8. Jonkin vaatimuksen 2 - 7 mukainen säädin, tunnettu siitä, että se käsittää muistin.
9. Jonkin vaatimuksen 2 - 8 mukainen säädin, tunnettu siitä, että, ainakin laskentaelin (16), vertailuelin (17) ja valinta-elin (18) ovat ohjelmakokonaisuuksia
10. Jonkin vaatimuksen 1 - 8 mukainen säädin, tunnettu siitä, että, monitorointiosa (10) on piirilevy.
11. Jonkin vaatimuksen 1 -10 mukainen säädin, tunnettu siitä, että nopeussäädin on PID -säädin.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20085202A FI125798B (fi) | 2008-03-03 | 2008-03-03 | Mäntämoottorin nopeussäädin |
| EP09718195.2A EP2247840B1 (en) | 2008-03-03 | 2009-03-02 | Speed controller for piston engine |
| PCT/FI2009/050173 WO2009109702A1 (en) | 2008-03-03 | 2009-03-02 | Speed controller for piston engine |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FI20085202A FI125798B (fi) | 2008-03-03 | 2008-03-03 | Mäntämoottorin nopeussäädin |
| FI20085202 | 2008-03-03 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI20085202A0 FI20085202A0 (fi) | 2008-03-03 |
| FI20085202A FI20085202A (fi) | 2009-09-04 |
| FI125798B true FI125798B (fi) | 2016-02-29 |
Family
ID=39269498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI20085202A FI125798B (fi) | 2008-03-03 | 2008-03-03 | Mäntämoottorin nopeussäädin |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP2247840B1 (fi) |
| FI (1) | FI125798B (fi) |
| WO (1) | WO2009109702A1 (fi) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013101747A1 (en) * | 2011-12-29 | 2013-07-04 | General Electric Company | Apparatus and method for controlling an internal combustion engine |
| US10495014B2 (en) | 2011-12-29 | 2019-12-03 | Ge Global Sourcing Llc | Systems and methods for displaying test details of an engine control test |
| AT516817A1 (de) | 2015-01-23 | 2016-08-15 | Ge Jenbacher Gmbh & Co Og | Verfahren zum Betreiben einer Anordnung umfassend eine rotierende Arbeitsmaschine |
| USD800739S1 (en) | 2016-02-16 | 2017-10-24 | General Electric Company | Display screen with graphical user interface for displaying test details of an engine control test |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3170067B2 (ja) * | 1992-10-02 | 2001-05-28 | 株式会社日立製作所 | 内燃機関の希薄燃焼制御装置及びこれを備えた燃料噴射量制御装置 |
| DE10248780A1 (de) * | 2002-10-16 | 2004-04-29 | Volkswagen Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Leerlaufregelung bei Verbrennungsmotoren |
| DE10253739B3 (de) | 2002-11-19 | 2004-05-06 | Mtu Friedrichshafen Gmbh | Verfahren zur Drehzahl-Regelung einer Brennkraftmaschine |
| US7235892B2 (en) * | 2005-09-09 | 2007-06-26 | Cummins, Inc. | Load-based quadratic compensator gain adjustment |
-
2008
- 2008-03-03 FI FI20085202A patent/FI125798B/fi not_active IP Right Cessation
-
2009
- 2009-03-02 EP EP09718195.2A patent/EP2247840B1/en active Active
- 2009-03-02 WO PCT/FI2009/050173 patent/WO2009109702A1/en active Application Filing
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP2247840B1 (en) | 2019-05-01 |
| WO2009109702A1 (en) | 2009-09-11 |
| FI20085202A0 (fi) | 2008-03-03 |
| EP2247840A1 (en) | 2010-11-10 |
| FI20085202A (fi) | 2009-09-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US10927774B2 (en) | Control of multiple engines using one or more parameters associated with the multiple engines | |
| US10608564B1 (en) | Universal monitor and fault detector in fielded generators and method | |
| US9588504B2 (en) | Modular control system | |
| US9429092B2 (en) | Fault detection and response techniques | |
| JP4646528B2 (ja) | 切迫センサ故障を検出するための方法及び装置 | |
| FI125798B (fi) | Mäntämoottorin nopeussäädin | |
| EP3064921B1 (en) | Condition based engine parts monitoring | |
| US7493482B2 (en) | Self-configurable information management system | |
| US20190033843A1 (en) | System and method for detecting abnormal operating condition of genset power system component | |
| KR101819160B1 (ko) | 작업 기계 및 작업 기계의 감시 시스템 | |
| CN109386343A (zh) | 诊断发动机的润滑系统的方法 | |
| CN103827774A (zh) | 回避计算机系统中的频率激励 | |
| EP2410654B1 (en) | Grid frequency rate limiting system | |
| KR102609238B1 (ko) | 스마트센서를 이용한 선박의 진동소음 측정장치, 이를 이용한 측정방법 및 이를 적용한 선박 | |
| CN110271529A (zh) | 基于润滑系统的健康状况来管理推进系统的方法 | |
| FI123043B (fi) | Menetelmä ja järjestely nakutuksen hallitsemiseksi | |
| KR102539547B1 (ko) | 인젝터 진단 장치 및 인젝터 진단 방법 | |
| US10941725B2 (en) | Vibration feedback controller | |
| US10890121B1 (en) | Prognostic torsional damper damage determination in machine system | |
| US20050115239A1 (en) | Method of reducing high cycle fatigue of turbochargers | |
| US11391199B2 (en) | Method and apparatus for predicting turbocharger failure modes | |
| CN103257599A (zh) | 控制系统 | |
| CN112709647B (zh) | 用于磨损估计的方法和系统 | |
| JP7254013B2 (ja) | 発電設備、診断装置、及び診断プログラム | |
| US20230388149A1 (en) | Controller signaling of flexible event indicator annunciation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG | Patent granted |
Ref document number: 125798 Country of ref document: FI Kind code of ref document: B |
|
| MM | Patent lapsed |