Лабораторна робота № 4
Дослідження системи автоматичного регулювання кутової швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля)Мета роботи: вивчити САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля).
Зміст відліку.
1. Схема САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля).
2. Cтруктурно схема САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля).
3. Cтруктурно схема САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля) у позначеннях Simulink.
4. Перехідні (тимчасові) характеристики САР по керуючому впливу xзад = 1 (t) і обурює впливу MH = 1 (t). Чисельні значення показників якості перехідних процесів.
5. ЛАХ і ЛФХ розімкнутої САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля) для заданих чисельних значень параметрів передавальних функцій.
6. Чисельні значення запасів стійкості по амплітуді і по фазі, отримані за ЛАХ і ЛФХ.
7. АФЧХ САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля). Чисельні значення запасів стійкості, отримані за АФЧХ.
8. Графіки функціональних залежностей DL = f (k3) та Dj = f (k3).
9. Раціональне значення k3.
10. Графічна залежність часу перехідного процесу по керуючому впливу від величини Т4.
11. Раціональне значення Т4.
Пристрій системи:
На рис. 1 зображена САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля) з внутрішньої ізодромной зворотним зв'язком. Тут: Д-дизель; МП-механічна передача; ЦБМ - відцентровий маятник; ГУ-гідропідсилювач; СМ-сервомотор; К-катаракт; П-пружина.
Робота системи.У сталому режимі певного моменту навантаженні МН на валу дизеля відповідає деяка подача палива, що залежить від положення рейки паливного насоса, яку переміщує сервомотор СМ. Якщо навантаження з якої-небудь причини зменшиться, тоді кутова швидкість дизеля зросте, вантажі ЦБМ розійдуться і перемістять муфту, а разом з нею і золотник ГУ. Робоча рідина надійде в РМ і він почне зменшувати подачу палива. У перший момент часу разом з поршнем СМ перемістяться поршень та циліндр катаракта К, зворотній зв'язок на ГУ спрацює як жорстка. Проте потім під впливом пружини П циліндр До буде переміщатися вгору, а рідина в циліндрі К через отвори в поршні перетече з верхньої порожнини в нижню. Жорсткий зв'язок між РМ і ГУ порушиться, рух поршня СМ припиниться лише тоді, коли кутова швидкість дизеля повністю відновиться до вихідного рівня. Якщо навантаження на валу двигуна зросте, дію системи буде спрямовано на збільшення подачі палива і відновлення вихідної швидкості.
X 1 |
CM |
ЦБМ |
X 2 |
k 5 |
ГУ |
П |
X 4 |
Х 3 |
До |
МП |
Д |
М Н |
Рис.1. Система автоматичного регулювання кутової швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля).
W 3 (p) |
K 3 |
W '1 (p) |
W 4 (p) |
K ¢ 3 |
X зад |
e |
ЦБМ |
Х 2 |
Х 5 |
М Н |
Д |
Х ¢ ¢ 1 |
Х 3 |
Х 1 |
Х ¢ 1 |
Х 4 |
W 1 (p) |
W 2 (p) |
Рис.2. Cтруктурно схема системи автоматичного регулювання кутової швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля)
Передавальні функції ланок САР:
де e-помилка регулювання; ki-коефіцієнти підсилення; Ti-постійні часу; хзад-задана кутова швидкість; х1-кутова швидкість дизеля; х2-переміщення муфти ЦБМ; х3-переміщення рейки паливного насоса; х4-переміщення циліндра катаракта К; х5- переміщення золотника ГУ; МН-момент навантаження на валу двигуна.
Числові значення параметрів системи:
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. Cтруктурно схема САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля) у позначеннях Simulink.
Рис. 4. Перехідні (тимчасові) характеристики САР по керуючому впливу xзад = 1 (t) і обурює впливу MH = 1 (t). Чисельні значення показників якості перехідних процесів.
Рис. 5. ЛАХ і ЛФХ розімкнутої САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля) для заданих чисельних значень параметрів передавальних функцій.
Таблиця 1
| K3 | 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 |
Раціональне значення К3 = 0,02 при DL ≥ 15дБ і Dφ ≥ 450
Графіки функціональних залежностей DL = f (k3) та Dj = f (k3).
Таблиця 2
| T4 | 0,5 | 1 | 1,5 | 2 | 2,5 | 3 |
| t nn | 32,1 | 23,6 | 25 | 14,7 | 18 | 22,5 |
Графічна залежність часу перехідного процесу по керуючому впливу від величини Т4.
Рис. 6. АФЧХ САР кутовий швидкості двигуна внутрішнього згоряння (дизеля). Чисельні значення запасів стійкості, отримані за АФЧХ.