SU1377431A1

SU1377431A1 - Устройство дл регулировани частоты вращени дизель-генератора

Info

Publication number: SU1377431A1
Application number: SU853951853A
Authority: SU
Inventors: Виктор Леонтьевич Щербаков; Анатолий Павлович Тесленок; Борис Моисеевич Жулковский; Валентин Валентинович Братеньков
Priority date: 1985-09-12
Filing date: 1985-09-12
Publication date: 1988-02-28

Abstract

Изобретение относитс к машиностроению и позвол ет повысить точность поддержани частоты вращени дизель-генератора..Устр-во содержит реверсивные счетчики 1,2, узел 3 пам ти, дифроаналоговый преобразователь 4, суммирующий усилитель 5, усилитель 6 мощности, электрический исполнительный механизм 7, дизель 8, генератор 9, формирователь 10 пр моугольных импульсов, формирователь 11 сигнала задани , узел 12 сравнени , генератор 13 опорной частоты. синхронизатор 14, формирователи 15, 16 частоты, логические схемы И 17,18, узел 19 обратной св зи. Дл введени мертвой зоны в регулировочные характеристики устр-ва ввод тс одновиб- ратор 21 и узел 20 пам ти, аналого- цифровой преобразователь 22, Последний преобразует импульс записи двоичного кода в аналоговый сигнал управлени частоты вращени о Счетчики 1,2 позвол ют реализовать пропорционально-интегральный закон регулировани частоты вращени дизель-генератора . Формирователь 15 и схема И 17, формирователь 16 и схема И 18 позвол ет сформировать число импульсов заполнени реверсивных счетчиков. Синхронизатор формирует импульс записи двоичного кода с выхода счетчика 2 в узел пам ти. Одновибратор и узел 20 позвол ют ввести мертвую зону с линейным сопр жением ветвей характеристики, что приводит к устранению искажени и уменьшению времени переходного процесса по частоте вращени дизель-генератора..2 з.п. ф-лы, 4 ил о

Description

25

30

соединенные между собой первый ревер-2о се нагрузки на дизель-генератор, что сивньм счетчик 1, второй реверсивный счетчик 2, узел 3 пам ти, цифроана- логовый преобразователь 4, суммирующий усилитель 5, усилитель 6 мощности , электрический исполнительный механизм 7, дизель 8, генератор 9, формирователь 10 пр моугольньк импульсов , выход которого соединен с дополнительным входом формировател 11 сигнала задани и с вторым входом узла 12 сравнени , генератор 13 опорной частоты, выход которого соединен с вторым входом синхронизатора 14, с входами первого формировател 15 частоты и второго формировател 16 частоты и с первым входом формировател 11 сигнала задани . Выходы первого формировател 15 частоты и второго формировател 16 частоты соединены соответственно с первыми входами первой логической схемы И 17 и второй логической схемы И 18, узел 19 обратной св зи, вход которого подключен к выходу электрического исполнительного механизма 7, а выход - к второму входу суммирующего усилител 5. Первый выход узла 12 сравнени соединен с первыми входами реверсивных счетчиков 1 и 2, второй выход узла 12 сравнени соединен с первым входом синхронизатора 14 и с вторыми входами первой логической схемы И 17 и второй логической схемы И 18 о Выход логической схемы И 17 соединен с вторым входом первого реверсивного счетчика 1, а выход логической схемы И 18 - с вторым входом второго реверсивного счетчика 2„ Первый выход синхронив результате приводит к желаемому увеличению точности поддержани частоты вращени дизель-генератора. В аналого-цифровом преобразователе 22 первый и второй входы соединены со-- ответственно с первым и вторым вько- дами узла 12 сравнени , третий вход- с выходом генератора 13 опорной частоты , а выхоДч- с дополнительными входами первого и второго формирователей 15 и 16 частоты.

Устройство дл регулировани частоты вращени дизель-генератора работает следующим образом.

После запуска дизел 8, прогрева и выхода его в номинальный режим работы подключаетс устройство дл регулировани частоты вращени . Синусоидальное напр жение (фиг. 4а), поступающее с выхода генератора 9, . формирователем 10. (фиг. 1) пр мо- - угольных импульсов преобразуетс в пр моугольньй сигнал с частотой в два раза меньшей входной и длительностью равной I (фиг. 4б). Этот сигнал поступает на дополнительный вход формировател 11 (фиг. 1) сигнала задани и на второй вход узла 12 (фиг. 1) сравнени о

Передним фронтом пр моугольного

50 сигнала Т, запускаетс формирователь 11 сигнала задани , который формирует сигнал задани определенной длительности Т (фиг. 4в)о Длительность сигнала задани Т определ етс ко55 личеством импульсов, поступающих

на первый вход формировател 11 сигнала задани от генератора 13 опор- ной частоты. Узлом 12 сравнени

35

40

45

5

0

о се нагрузки на дизель-генератор, что

в результате приводит к желаемому увеличению точности поддержани частоты вращени дизель-генератора. В аналого-цифровом преобразователе 22 первый и второй входы соединены со-- ответственно с первым и вторым вько- дами узла 12 сравнени , третий вход- с выходом генератора 13 опорной частоты , а выхоДч- с дополнительными входами первого и второго формирователей 15 и 16 частоты.

Передним фронтом пр моугольного

0 сигнала Т, запускаетс формирователь 11 сигнала задани , который формирует сигнал задани определенной длительности Т (фиг. 4в)о Длительность сигнала задани Т определ етс ко5 личеством импульсов, поступающих

5

0

5

вьздел етс разностный сигнал длительностью ЛТ (.j) (фиг. 4г), вьЩел етс знак разности и устран етс ложный разностный сигнал, возникающий вследствие задержки по влени переднего фронта сигнала задани Tj относительно пр моугольно- го сигнала Т. Выполн етс следующа логическа операци ЛТ ,. Знак 4Т определ етс : Т„-Т, - сложение, Т Tj - вычитание.

Ложный разностный сигнал устран етс введением задержки на по вление пр моугольного сигнала Т, в л о- гической операции ,.

Сформированный узлом 12 сравнени разностный сигнал длительностью а подаетс на второй вход первой логической схемы И 17, на первый вход которой поступают, импульсы определенной частоты f, и скважностью А,, сформированные первым формирователем 15 частоты из поступающих в него импульсов частоты fon опорного генера- тора 13 таким образом, чтобы длительность оставалась посто нной при изменении частоты f,.

С выхода первой логической схемы И 17 разностный сигнал длительностью ЛТ, заполненный импульсами частотой f, поступает на второй вход первого реверсивного счетчика 1. Одновременно с первого, выхода узла 12 сравнени на первый вход первого реверсивного счетчика 1 поступает сигнал знака ЛТ (фиг. Ад). При Т , Т, формируетс сигнал знака Сложение (фиг. 4д)о

Первым реверсивным счетчиком 1 осуществл етс суммирование импульсов частоты f, с предьщущим значением , запомненным в первом реверсивном счетчике 1.

п .г f, лТ ,

(rf...m

где t - текущее врем .

Учитыва , что среднее значение (математическое ожидание) количества импульсов на произвольный промежуток времени равно

п

f 1 dT it

пающего на третий вход второго реверсивного счетчика 2,. равно

n

f T

Л t

Q

5

0 5

0

5

0

5

что соответствует интегралу при

At .

Сформированный узлом 12 сравнени разностный сигнал длительности л Т также подаетс на второй вход второй логической схемы И 18, на первый вход которой подаютс импульсы определенной частоты fj и скважности AI, сформированные вторым формирователем 16 (фиг. 1) частоты из поступающих в него импульсов частоты fpi, генератора 13 опорной частоты таким образом, чтобы длительность 1/ Aj f оставалась посто нной при изменении частоты f .

С выхода второй логической схемы И 18 разностный сигнал длительности

л Т, заполненный импульсами частотой f, поступает на второй вход второго реверсивного счетчика 2. Одновременно с первого выхода узла 12 сравнени на первый вход второго реверсивного счетчика 2 поступает сигнал знака и Т Сложение.

Вторым реверсивным счетчиком 2 осуществл етс суммирование импульсов , поступающих на второй вход с выхода второй логической схемы И 18, и прибавление полученного количества импульсов п f г йТ к количеству импульсов , записанному во второй реверсивный счетчик 2, с выхода первого реверсивного счетчика 1 на третий вход второго реверсивного счетчика 2 один раз за период пр моугольных сигналов Ту (фиго 4б), сформированных формирователем 10 пр моугольных импульсов.

С выхода второго реверсивного счетчика 2 двоичный параллельный код поступает на первый вход узла 3 пам ти . С выхода узла 3 пам ти происходит посто нное считывание кода в цифроаналоговый преобразователь 4, соответствующего следующему количеству импульсов

количество импульсов на выходе первого реверсивного счетчика 1, поступ .5

f

т„

ЛТ ,

Учитыва , что

Т Т,-Т,

t

f.

f3-fu

t. -Ч.

f

И-ЕЗ.

f.fi

то

f ij f

fr

dt +

ifu

Таким образом реализуетс пропорционально-интегральный закон регулировани частоты вращени дизель-генератора .

На первый вход синхронизатора 14 (фиг, 1) поступает разностный сигнал ЛТ (фиг. 4г), а на второй вход - импульсы частоты опорного генератора 13 (фиг. 4е).с В момент формировани заднего фронта разностного сигнала Т (фиг„ 4г) синхронизатором 14 с второго выхода формируетс импульс записи двоичного кода во

второй реверсивный счетчик 2 (фиг. 4з С первого выхода синхронизатора 14 формируетс импульс записи двоичного кода.

Напр жение с выхода цифроаналого- вого преобразовател 4, пропорционалное двоичному коду, поступающему на его вход, подаетс на вход суммирую- щего усилител 5 (фиг. 1), реализующего пропорционально-интегральный закон по положению механизма топлива-подачи , суммируетс с напр жением узла 19 (фиг. 1) обратной св зи, усиливаетс суммирующим усилителем 5, .поступает на вход усилител 6 мощности и подаетс на обмотку электрического исполнительного механизма 7, который увеличивает подачу топлива в дизель. Возрастает частота вращени дизель-генератора, разностный сигнал лТ стремитс к нулю, и точность поддержани частоты вращени дизель-генератора повышаетс . Узел 19 обратной св зи служит дл стабилизации положени органа топливопо- дачи и повышени быстродействи электрического исполнительного механизма 7.

При сигнале знака л Т Вычитание (фиг. 4д) устройство дл рагу- лировани частоты вращени дизель- генератора работает аналогично указанному , за исключением того,.что

10

15

20

25

);, 30

16

первый реверсивный счетчик 1 и второй реверсивный счетчик 2 осуществл ют операцию вычитани .

При разностном сигнале йТ, стрем щемс к нулю, характеристика регулировани становитс релейной, что приводит к нестабильности частоты вращени . Дл устранени релейной характеристики (фиг. 5) и уменьшени нестабильности частоты вращени при разностном сигнале г, Т, стрем щемс к нулю, вводитс зона нечувствительности. Введение зоны нечувствительности реализуетс введением в схему регулировани частоты вращени дизель-генератора одно- вибратора 21 и дополнительного узла 20 пам ти.

Формирование зоны нечувствительности осув ествл етс следующим, образом .

При поступлении разностного сигнала йТ па второй вход одновибра- тора 21 последний запускаетс и фор,- мирует сигнал длительностью лТ как сумму m - количества импульсов частоты опорного генератора 13 fоп s поступающих на первый вход одновиб- ратора 21,

ДТ, m/f

on

5

0

5

0

При переходе сигнала длительностью 4 Т, с уровн 1 в уровень О на первом входе дополнительного узла 20 пам ти последним контролируетс наличие разностного сигнала йТ.

При разностном сигнале лт, большем сигнала длительности dTj с выхода дополнительного узла 20 пам ти, на третьи входы первой и второй логических схем И 17 и 18 подаетс сигнал 1, который разрешает прохождение импульсов частоты f , f, от первого 15 и второго 16 формирователей частоты через логические схемы И 17 и 18 и запоминаетс дополнительным узлом 20 пам ти.

При следующем поступлении разност- н.ого сигнала йТ, если условие ЛТ /iTj сохран етс , состо ние дополнительного узла 20 пам ти подтверждаетс (не измен етс ).

Если разностный сигнал dT становитс меньще iT,,, в узел 20 дополнительной пам ти заноситс сигнал О, которьш поступает на третьи: .входы логических схем И 17 и 18

7

(фиг. 2) и осуществл ет запрет прохождению импульсов частоты f, f, от первого 15 и второго 16 формирователей частоты на реверсивные счетчики 1 и 2, тем самым вводитс зона нечувствительности и уменьшаетс нестабильность частоты вращени дизел -генератора . Узел 19 обратной св зи служит дл стабилизации положени органа топливоподачи и повышени быстродействи электрического исполнительного механизма 7,

При сигнале знака /:Т Вычитание (фиг. 4д) устройство регулировани частоты вращени дизель-генертора работает аналогично указанному за исключением того,, что реверсивные счетчики 1 и 2 осуществл ют опе Вычитание ,

Дл уменьшени времени переходного процесса по частоте вращени дизель-генератора при набросе и сбросе нагрузки дополнительно в устройство дл регулировани частоты вращени дизель-генератора вводитс аналого-цифровой преобразователь 22 (фиг, 3)„ Аналого-цифровым преобра- зователем 22, первым 15 и вторым 16 формировател ми частоты формируетс характеристика зависимости количества импульсов, заполн ющих разностный сигнал dT при его изменении в зависимости от знака путем изменени частоты f , f ,.

При поступлении на второй вход аналого-цифрового преобразовател разностного сигнала лТ последний запускаетс . Длительность разностного сигнала лТ с помощью частоты, поступающей с опорного генератора 14 на третий вход аналого-цифрового преобразовател 22, преобразуетс в цифровой код, который с учетом знака разностного сигнала ЛТ, поступающего на первый вход аналого-цифрового преобразовател 22, переключает частоты f,, f| в первом 15 и втором 16 формировател х частоты. Тким образом, диапазон изменени разностного сигнала ЛТ разбиваетс на (т-1) частей и на каждом отрезке этого диапазона первым 15 и вторым 16 формировател ми частоты формируютс разные частоты f ,, f и от f, до f 1п,5 и от f 2, до f ,„,

Таким образом, введение в устройство дл регулировани частоты вращени дизель-генератора аналого-циф

10

15

77А318

рового преобразовател 22 приводит к формированию характеристики регулировани , котора позвол ет уменьшить врем переходного процесса по частоте вращени путем изменени частоты первого 15 и второго 16 формирователей частоты в зависимости от длительности разностного сигнала ЛТ.

Измен етс скорость заполнени импульсами частоты f,, fj, реверсивных счетчиков 1 и 2 и в конечном итоге осуществл етс более эффективное воздействие на электрический исполнительный механизм топливоподачи дизел .

0

5

0

5

0

5

При сигнале знака Т Вычитание (фиг, 4д) устройство дл регулировани частоты вращени дизель- генератора работает аналогично указанному , за исключением того, что реверсивные счетчики 1 и 2 осуществл ют операцию вычитани ,

Введенный в схему цифроаналоговый преобразователь преобразует импульс записи двоичного кода (с выхода второго реверсивного счетчика через узел пам ти) в аналоговый сигнал управлени частотой вращени . Второй реверсивный счетчик вместе с первым реверсивным счетчиком позвол ет реализовать пропорционально-интегральный закон регулировани частоты вращени дизель-генератора, первый формирователь частоты и перва логичес-- ка схема И, второй формирователь частоты и втора логическа схема И позвол ют сформировать число импульсов заполнени первого и второго реверсивных счетчиков, синхронизатор формирует импульс записи двоичного кода с выхода второго реверсивного счетчика в узел пам ти, одновибра- тор и дополнительный узел пам ти позвол ют ввести мертвую зону с линейным сопр жением ветвей характеристики п f( Л Т), что приводит к устранению искажени и уменьшению времени переходного процесса по частоте вращени дизель-генератора. Аналого-цифровой преобразователь осуществл ет более эффективное воздействие на электрический исполнительный механизм топливодачи дизел , уменьша врем переходного процесса по частоте вращени при набросе и сбросе нагрузки на дизель-генератор, что в результате приводит к желаемо

мУ увеличению точности поддержани частоты вращени дизель-генератора.

Claims

1. Устройство дл регулировани частоты вращени дизель-генератора, содержащее дизель, генератор, соединенный с валом дизел , исполнительный электрический механизм, воздействующий на регул тор топливной подачи дизел , усилитель мощности, выход которого соединен с входом исполнительного электрического механизма , суммирующий усилитель с первым и вторьм входами, выход которого соединен с входом усилител мощности, .узел обратной св зи, выход которого Соединен с вторым входом суммирующего усилител , формирователь пр моугольных импульсов, вход которого соединен с выходом генератора, узел сравнени с первым и вторым входами, второй вход которого соединен с выходом формир.овател пр моугольных импульсов, формирователь сигнала задани с основным и дополнительным входами, выход которого соединен с первым входом узла сравнени , генератор опорной частйты, выход которого соединен с основным входом формировател сигнала задани , первый реверсивный счетчик с первым и вторым входами, первый вход которого соединен с первым выходом узла сравнени и узел пам ти с первьш и вторым входами, отличающеес тем, что, с целью повышени точности поддержани частоты вращени дизель- генератора, оно дополнительно снабжено цифроаналоговым преобразователем , вторым реверсивным счетчиком с первым, вторым, третьим и четвертым входами, первым формирователем частоты , вторым формирователем частоты первой логической схемой И с первым и вторым входами, второй логической схемой И с первым и вторым входами, синхронизатором с первым и вторым входами и первым и вторым выходами, причем выход генератора опорной частоты соединен с входом первого формировател частоты, с входом второго формировател частоты и с вторым входом синхронизатора, первый вход которого соединен с вторым выходом узла сравнени , с вторым входом первой логической схемы И и с вторым входом второй логической схемы И, .

0

5

0

5

0

5

0

5

выход первого формировател частоты соединен с первым входом первой логической схемы И, выход второго формировател частоты соединен с входом второй логической схемы И, выход первой логической схемы И соединен с вторым входом первого реверсивного счетчика, выход которого соединен с третьим входом второго реверсивного счетчика первый вход которого соединен с первым выходом узла сравнени , выход второй логической схемы И соединен с вторым входом второго реверсивного счетчика, четвертый вход которого соединен с вторым выходом синхронизатора, первый выход которого соединен с вторым входом узла пам ти, первый вход которого соединен с выходом второго реверсивного счетчика, выход узла пам ти соединен с входом цифроаналогового преобразовател , выход которого соединен с первым входом суммирующего усилител , вход узла обратной св зи соединен с выходом исполнительного электрического механизма, а выход формировател пр моугольных импульсов соединен с дополнительным входом формировател сигнала задани ,

2,Устройство по пп, 1 и 2, отличающеес тем, что оно дополнительно снабжено одновибрато- ром с первым и вторым входами, дополнительным узлом пам ти с первым

и вторым входами и перва и втора логические схемы И снабжены третьим входом кажда , причем первьш вход одновибратора соединен с выходом генератора опорной частоты, второй i выход узла сравнени соединен с вторым входом дополнительного узла пам ти и вторым входом одновибратй- ра, выход которого соединен с первым входом дополнительного узла пам ти , выход которого соединен с третьим входом первой логической схемы И и третьим входом второй логической схемы И,

3,Устройство по пп, 1-3, отличающеес тем, что оно дополнительно снабжено аналого-цифровым преобразователем с первым, вторым и третьим входами, а первый и второй формирователи частоты снабжены дополнительным входом каждый, причем первьй вход аналого-цифрового преобразовател соединен с первым

n1377431

выходом узла сравнени , второй вход аналого-цифрового преобразовател соединен с вторым выходом узла сравнени , третий вход аналого-цифрового преобразовател соединен с выходом

12

генератора опорной частоты, а выход аналого-цифрового преобразовател соединен с дополнительными входами первого и второго формирователей частоты .

Фи2. Г

Фи.г

Фие. Ц