Лабораторнаяработа №4
Исследование системыавтоматического регулирования угловой скорости двигателя внутреннего сгорания(дизеля)
Цель работы: изучить САРугловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля).
Содержаниеотсчета.
1. Схема САР угловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля).
2. Cтруктурная схема САР угловой скорости двигателявнутреннего сгорания (дизеля).
3. Cтруктурная схема САР угловой скорости двигателявнутреннего сгорания (дизеля) в обозначениях Simulink.
4. Переходные (временные) характеристики САР по управляющемувоздействию xзад=1(t) ивозмущающему воздействию MH=1(t).Численные значения показателей качества переходных процессов.
5. ЛАХ и ЛФХ разомкнутой САР угловой скорости двигателя внутреннегосгорания (дизеля) для заданных численных значений параметров передаточныхфункций.
6. Численные значения запасов устойчивости по амплитуде и по фазе,полученные по ЛАХ и ЛФХ.
7. АФЧХ САР угловой скорости двигателя внутреннего сгорания(дизеля). Численные значения запасов устойчивости, полученные по АФЧХ.
8. Графики функциональных зависимостей DL=f(k3) и Dj=f(k3).
9. Рациональное значение k3.
10. Графическая зависимость времени переходного процесса по управляющемувоздействию от величены Т4.
11. Рациональное значение Т4.
Устройство системы:Нарис. 1 изображена САР угловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля)с внутренней изодромной обратной связью. Здесь: Д -дизель; МП –механическаяпередача; ЦБМ — центробежный маятник; ГУ –гидроусилитель; СМ –сервомотор; К–катаракт; П –пружина.
Работа системы.
В установившемся режимеопределенному моменту нагрузке МН на валу дизеля соответствует некоторая подачатоплива, зависящая от положения рейки топливного насоса, которую перемещаетсервомотор СМ. Если нагрузка по какой-либо причине уменьшится, тогда угловаяскорость дизеля возрастет, грузы ЦБМ разойдутся и переместят муфту, а вместе снею и золотник ГУ. Рабочая жидкость поступит в СМ и он начнет уменьшать подачутоплива. В первый момент времени вместе с поршнем СМ переместятся поршень ицилиндр катаракта К, обратная связь на ГУ сработает как жесткая. Однако затемпод влиянием пружины П цилиндр К будет перемещаться вверх, а жидкость вцилиндре К через отверстия в поршне перетечет из верхней полости в нижнюю.Жесткая связь между СМ и ГУ нарушится, движение поршня СМ прекратится лишьтогда, когда угловая скорость дизеля полностью восстановится до исходногоуровня. Если нагрузка на валу двигателя возрастет, действие системы будетнаправлено на увеличение подачи топлива и восстановление исходной скорости.
/>
Рис.1. Система автоматическогорегулирования угловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля).
/>
Рис.2. Cтруктурная схема системы автоматического регулированияугловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля)
Передаточные функциизвеньев САР:
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>/>
/>
где e- ошибка регулирования; ki- коэффициенты усиления; Ti-постоянные времени; хзад- заданнаяугловая скорость; х1- угловая скорость дизеля; х2-перемещение муфты ЦБМ; х3-перемещение рейки топливного насоса; х4- перемещение цилиндра катаракта К; х5-перемещение золотника ГУ; МН- момент нагрузки на валу двигателя.
Числовые значенияпараметров системы:
k1=10; k¢1=2; k2=2; k¢3=0,9; k3=0,1; k¢3+k3=1; T1=3 c; T2=2 c; T¢4=0; T4=1 c.
/>
Рис. 3. Cтруктурная схема САР угловой скоростидвигателя внутреннего сгорания (дизеля) в обозначениях Simulink.
/>
Рис. 4.Переходные (временные) характеристики САР по управляющему воздействию xзад=1(t) и возмущающему воздействию MH=1(t). Численные значения показателейкачества переходных процессов.
/>
Рис. 5.ЛАХ и ЛФХ разомкнутой САР угловой скорости двигателя внутреннего сгорания(дизеля) для заданных численных значений параметров передаточных функций.
Таблица 1K3 0,01 0,02 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 L 21,8 15,7 12,1 9,57 7,56 5,91 4,5 3,27 2,17 1,18 φ 66 48,6 36,7 28,2 21,7 16,6 12,4 8,83 5,78 3,11 t nn 19,6 23,6 29,4 35 48 60 72,1 96,8 146 264
Численныезначения запасов устойчивости по амплитуде и по фазе, полученные по ЛАХ и ЛФХ.
Рациональноезначение К3 = 0,02 при DL≥ 15дБ и Dφ≥450
/>
Графикифункциональных зависимостей DL=f(k3) и Dj=f(k3).
Таблица 2T4 0,5 1 1,5 2 2,5 3 t nn 32,1 23,6 25 14,7 18 22,5
Рациональное значение T4 = 2 при Tnn –min
/>
Графическаязависимость времени переходного процесса по управляющему воздействию отвеличены Т4.
/>
Рис. 6.АФЧХ САР угловой скорости двигателя внутреннего сгорания (дизеля). Численныезначения запасов устойчивости, полученные по АФЧХ.