SU798748A1 - Устройство дл регулировани скоростидВигАТЕл - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ СКОРОСТИ ДВИГАТЕЛЯ

1

Изобретение относитс  к устройствам регулировани  неэлектрических величин, в частности к автоматическому регулированию скорости вращени  дви1ател  внутреннего сгорани .

Известна система дл  стабилизации скорости вращени  двигател , содержаща  последовательно соединенные сравнивающий элемент, усилитель, двигатель и датчик скорости, датчик опорных импульсов, последовательно соединенные генератор импульсов, счетчик импульсов, запоминающее устройство , преобразователь код-напр жение , звено с переменным коэффициентом усилени , второй вход которого пс ключен к выходу датчика скорости , а выход - к парному входу сравнивающего элемента.

Ко второму входу сравнивающего элемента подключен первый вход датчика опорных импульсов, второй вход которого подключен к выходу двигател , а выход - ко второму входу счетчика импульсов 1.

Однако обеспечение стабильности при возмущении на систему изменением нагрузки на двигателе осуществл етс  с большой динамической ошибкой и временем переходного процесса, так

как система имеет линейный пропорциональный закон регулировани  на каждом установившемс  скоростном режи- . ме, который не обеспечивает оптимальной величины управл ющего сигнала.

Увеличение динамической ошибки и времени переходного процесса ведет к ухудшению качества регулировани  при возмущении по нагрузке на двига0 тель .

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой  вл етс  электронна  двухимпульсна  система автоматического регулировани  часто5 ты вращени  дизель-генератора, содержаща  последовательно соединенные исполнительный механизм, двигатель и датчик скорости, выход которого подключен к первому входу элемента

0 сравнени  непосредственно и через дифференцирующее звено, второй и третий входы элемента сравнени  соответственно соединены с задатчиком скорости и выходом формировател  им5 пульса нагрузки, вход которого подключен к выходу измерител  мощности, например измерител  активной мощности генератора, а выход элемента сравнени  соединен со входами усилител , 0 который содержит пропорциональный и

интегрирующий каналы, включенные параллельно и подсоединенные к выходу усилител  так, чтобы получить сумму сигналов обоих каналов, котора  управл ет исполнительным механизмом 2

Однако известное устройство обладает низкой точностью.

Цель изобретени  - повышение точности устройства.

Поставленна  цель достигаетс  тем что в устройство дл  регулировани  скорости двигател , содержащее датчи скорости, первый корректируквдий блок и элемент сравнени , выход которого подключен ко входам интегратора,блока пропорционального регулировани  и дифференцирующего блока, второй вход - к выходу задатчика скорости, а третий вход через преобразователь импульса нагрузки - к выходу измерител  мощности, а также исполнительный механизм, введены дополнительные корректирующие блоки, сумматор и последовательно соединенные задатчик опорных напр жений и блок задани  режимов, причем второй вход блока задани  режимов подключен к выходу измерител  мощности, а первый, второй и третий выходы - соответственно ко вторым входам интегратора, блока пропорционального регулировани  и дифференцирующего блока, выход интегратора соединен с первым входом сумматора, блока пропорционального регулировани  соединен через второй корректирующий блок с третьим входом блока задани  режимов и вторым входом сумматора,выход дифференцирующего блока соединен через третий корректирующий блок с третьим входом сумматора, выход которого подключен ко входу исполнительного механизма , а четвертый и п тый выходы блока задани  режимов подключены соответственно ко второму и третьему входам каждого корректирукедего блока На чертеже представлена структурна  схема предлагаемого устройства.

Устройство дл  регулировани  скорости двигател  1, содержащее датчик 2 скорости, первый корректирующий блок 3 и элемент 4 сравнени , выход которого подключен ко входам интегратора 5, блока 6 пропорционального регулировани  и дифференцирующего блока 7, второй вход - к выходу задатчика 8 скорости, а третий вход через преобразователь 9-импульса нагрузки - к выходу измерител  10 мощности , а также исполнительный механизм 11, содержит также дополнительные корректирующие блоки 12 и 13, сумматор 14 и последовательно соединенные эадатчик 15 опорных напр жений и блок 16задани  режимов, приче второй вхац блока 16 задани  режимов подключен к выходу измерител  10 мощности , а первый, второй и третий выходы - соответственно ко вторым входам интегратора 5, блока б пропорционального регулировани  и дифференцирующего блока 7, выход интегратора 5 соединен с первым входом сумматора 14, выход блока 6 пропорционального регулировани  соединен через второй корректирующий блок 12 с третьим входом блока 16 задани  режимов и вторы входом сумматора l4, выход дифференцирующего блока 7 соединен через третий корректирующий блок 13 с третьим входом сумматора 14, выход которого подключен ко второму входу исполнительного механизма 11, а четвертый и п тый выходы блока 16 задани  режимо подключены соответственно ко второму и третьему входам каждого корректирующего блока 3, 12 и 13. Каждый корректирующий блок 3 (12,13) включает себ  фильтр 17 и форсирующий элемент 18, подключенные к соответствующим входам ,элемента 19 суммировани , причем выход элемента 19 суммировани   вл етс  выходом корректирующего блока 3 (12,13), первые входы фильтра 17 и форсирующего элемента 18  вл ютс  первыми входами корректирующего блока 3 (12,13), второй вход фильтра 17  вл етс  вторым входом корректирующего блока 3 (12, 13), а второй вход формирующего элемента 18  вл етс  третьим входом корректирующего блока 3 (12, 13).

Устройство дл  регулировани  скорости двигател  работает следующим образом.

Сигнал задани  скорости двигател  1 поступает с задатчика 8 на второй вход элемента 4 сравнени . На его второй вход поступает через фильтр 17 и элемент 19 суммировани  первого корректирующего блока 3 сигнал с датчика 2 скорости.

При изменении нагрузки на третий вход элемента 4 сравнени  также поступает сигнал с преобразовател  9 импульса нагрузки.

Сигнал рассогласовани  между заданным и действительным значением скорости и сигналом, формирующимс  при изменении нагрузки с выхода элемента 4 сравнени  поступает на интегратор 5, блок б пропорционального регулировани  и дифференцирующий блок 7,

С выхода интегратора 5 сигнал поступает на первый вход сумматора 14, На его второй вход поступает сигнал через фильтр 17 второго корректирующего блока 12 с блока б пропорционального регулировани , а на его третий вход сигнал поступает с дифференцирующего блока 7 через фильтр 17 третьего корректирующего блока 13

Управл ющий сигнал с сумматора 14 воздействует на исполнительный механизм 11, который управл ет подачей топлива двигател  1. Сигнал с выхода блока 6 пропорционального регулировани  через фильтр 17 второго корректирующего блока 12 поступает на второй вход сумматора 14и на третий вход блока 16 задани  режимов. Блок 16 задани  режимов в соответствии с задатчиком 15 опорных напр жений управл ет коэффициентами передачи, посто нной времени интегратора 5 и дифференцирующего блока 7 и управл ет уровн ми настройки нелинейной характеристики блока б пропорционального регулировани  Управление коэффициентом передачи интегратора 5 происходит следующим образом. При достижении некоторого уровн  сигнала, обусловленного задатчиком 15опорных напр жений, блок 16 задани  режимов срабатывает и своим выходным сигналом уменьшает коэффициен передачи интегратора 5. . Уменьшение коэффициента передачи интегратора 5 исключает возможность обратной величины перерегулировани  и это ведет к уменьшению времени переходного процесса и улучшению качес на регулировани . Исключение обратной величины пере регулировани  достигаетс  следующим. При повышении сигнала с выхода второго корректирующего блока 12 опо ной величины, определенной задатчиком .15 опорных напр жений, блок 16 задани  режимов уменьшает коэффициент передачи интегратора 5, величина коэффициента передачи которого больше , чем коэффициент передачи блока 6 пропорционального регулировани  на установившемс  режиме работы двигате л  1. Таким образом, вли ние интегратора 5 после какого-то времени с начале переходного процесса исключаетс . К окончанию переходного продесса при достижении значени  сигнала на выходе второго корректирующего блока 12 опорной величины, определенной задатчиком 15, блок 16 увеличивает коэффициент передачи интегратора 5, Сигнал с выхода интегратора 5 быс ро достигает необходимого значени  дл  установившегос  режима, не принима  избыточной величины, исключа , таким образом, обратную величину пер регулировани  переходного процесса, улучша  качество регулировани . Кроме того, наличие такой структу ры позвол ет дл  установившегос  режима устанавливать значение коэффици ента передачи по интегрирующей соста л ющей, по крайней мере, в 2 раза больше, при этом увеличиваетс  чувст вительность системы при наличии необходимого , запаса устойчивости системл Управление уровнем настройки нели нейной характеристики блока 6 пропорционального регулировани  происходит следующим образом. В соответствии с уровнем сигнала с выхода измерител  10 мощности, пропорционального нагрузке двигател  1, определенной задатчиком 15, блок 16 измен ет уровни настройки блока 6 пропорционального регулировани . Уровни настройки блока пропорционального регулировани , обусловленные задатчнком 15,и нагрузкой на двигателе 1, определ ют начальную зону его статической характеристики до ее точек излома. Статическа  характеристика блока 6 пропорционального регулировани  в начальной зоне имеет минимальный коэффициент передачи относительно других зон, при.превышении сигнала с выхода элемента 4 сравнени  значени , определенного точками излома, коэффициент передачи блока 6 увеличиваетс , что приводит к непропорциональному изменению подачи топлива в двигатель 1. Уменьшение зоны, определенной точками излома на статической характеристике блока 6, происходит при увеличении нагрузки, а увеличение этой зоны - при уменьшении нагрузки на двигателе 1. Таким образом, такое управление уровн  настройки блока 6 позвол ет исключить вли ние помехи по сигналу скорости, величина которой  вл етс  функцией нагрузки на двигателе 1, Тхри этом чувствительность всего устройства в целом на всех нагрузочных режимах остаетс  высокой, и уменьшить динамическую ошибку и врем  переходного процесса, улучша  качество регулиро ,вани . Одновременно с изменением коэффициента передачи интегратора 5 блок 16 измен ет коэффициент передачи дифференцирующего блока 7. Срабатывание блока 16 измен ет коэффициент передачи дифференцирующего блока 7, увеличива  его. Это увеличение коэффициента передачи происходит только при больших отклонени х скорости двигател  1 от установившегос  значени . К окончанию переходного процесса происходит уменьшение коэффициента передачи дифференцирующего блока 7. Таким образом, изменение коэффициента передачи дифференцирующего блока 7 обеспечивает оптимальный характер конца переходного процесса при нелинейном объекте управлени  (двигателе внутреннего сгорани ). При этом сигнал с его выхода практически не оказывает вли ни  на подачу топлива в установившемс  режиме. Кроме того, наличие такой измен еой структуры позвол ет исключить

вли ние дифференцирующего блока 7 на установившемс  режиме, что приводит к уменьшению разброса по цикловой подаче топлива и увеличению запаса устойчивости системы в целом.

Управление интегратором 5 и дифференцирующим блоком 7 увеличивает быстродействие системы в целом и обеспечивает переходный процесс по оптимальной траектории, т.е. без обратной величины перерегулировани . Все это улучшает качество регулировани  .

Фильтры 17 включаютс  блоком 16 Йри значени х сигналов с выхода блокё 6 пропорционального регулировани  или измерител  10 мощности, превышающих заданные опорные величины, и выключаютс  при значени х сигнала менее опорных величин или через интервал времени, заданный в блоке Ifi, при определенной величине перепада нагрузки.

Выходные сигналы блока 16 измен ют коэффициенты передачи и посто нны времени фильтров 17.

Уменьшение коэффициентов передачи фильтров 17 и форсирующих элементов 18 или их исключение из структуры устройства, происходит по сигналу с блока 6 пропорционального регулировани .

С другой стороны,форсирующие устройства 18 осуществл ют дополнительное формирование или увеличение скорости по цикловой подаче топлива, чт соответственно, уменьшает динамическую ошибку и врем  переходного процесса, улучша  качество регулировани .

Таким образом, блок 16, измен   коэффициенты передачи интегратора 5, блока 6 пропорционального регулировани  и дифференцирующего блока 7, и управл   корректирующими блоками 3, 12 и 13,формирует сигнал воздействи  оптимального значени  на исполнительный механизм 11 максимально быстро .

В результате, пре.длагаемое устройство может быть инвариантным ; (не завис щее от возм:/щени ) во всем диапазоне изменени  нагрузок, что увеличивает сферу применени  такого регул тора и устран ет необходимость разработки р да регул торов не только дл  различных двигателей внутреннего сгорани , но и дл  регул торов близких по назначению дл  других объектов регулировани .

Claims (2)

1.Авторское свидетельство СССР № 511754, кл.-G 05 D 13/00, 1976.

2.Электронна  двухимпульсна  система автоматического регулировани 

Q частоты вращени  дизель-генератора. Реф. сб. Двигатели внутреннего сгорани  . Изд-во НИИИНФОРМТЯЖМАШ, 4-76-20, с. 1-4 (прототип).