Математическое моделирование системы автоматического регулирования частоты вращения вала дизеля

Сопротивление жидкости движению поршня изодромного устройства будет зависеть от скорости его движения и от положения иглы. Для поршня можно записать уравнение действующих на него сил:

         (29)

После преобразования:

        (30)

где g – жесткость пружины изодромного устройства, – коэффициент силы сопротивления жидкости.

Переходя к операторной форме  записи, получим:

        (31)

где – постоянная времени изодромного устройства, – коэффициент усиления изодромного устройства. Оба параметра зависят от положения регулировочной иглы изодромного устройства.

Передаточная функция изодромного  устройства:

         (32)

следовательно, изодромное устройство представляет собой реальное дифференцирующее типовое звено.

 

8. Описание изодромного регулятора

 

Регулятор определяет закон регулирования, характеризующийся связью между  отклонением (ошибкой)  управляемого параметра (скорость вращения вала) от заданного значения и управляющим  воздействием (перемещение рейки  топливного насоса), устраняющим возникшее отклонение. Изодромный регулятор реализует закон пропорционально-интегрального регулирования (ПИ-регулирования).

При ПИ-регулировании управляющее  воздействие регулятора определяется как сумма величины пропорциональной отклонению (пропорциональное управление) и величины пропорциональной интегралу отклонения (интегральное управление). ПИ-регуляторы имеют хорошее быстродействие и высокую точность регулирования.

Структурная схема изодромного  регулятора имеет вид:

 

 

 

 

 

 

 

Рис.8. Структурная схема изодромного регулятора:

 

z(t) – перемещение золотника; h(t) – перемещение рейки ТНВД; x(t) – движение корпуса изодромного устройства; y(t) – перемещение рычага обратной связи.

Структурная схема позволяет определить передаточную функцию изодромного регулятора, которая имеет следующий вид:

     (33)

где k_p – общий коэффициент усиления регулятора.

        (34)

где k_ос – коэффициент усиления обратной связи; Т_р – постоянная времени регулятора;

        (35)

Структурная схема САРЧ вала дизеля приведена на рис. 9.

Рис. 9. Структурная схема САРЧ вала дизеля

 

Принимать для всех вариантов: k_ос=0,05 и Т_и=k_и=0,1 с.

 

9. Анализ САРЧ вала дизеля

 

Структурная схема САРЧ вала дизеля в программном комплексе MATLAB/ Simulink:

 

 

 

 

 

 

 

График переходного процесса:

 

 

 

 

 

 

 

 

График частотных (ЛАХ и ЛФХ) характеристик:

График АФЧХ:

 

Заключение

 

В результате работы была исследована система автоматического регулирования частоты вращения (САРЧ) вала дизеля. На основании предоставленных исходных данных к проекту были построены статические характеристики эффективной мощности дизеля при частичной топливоподаче, а также нагрузочная характеристика для заданного закона. Была приведена математическая модель объекта регулирования, включающая: дифференциальное управление, передаточные функции и промежуточные преобразования.

Были определены динамические параметры комплекса «дизель-нагрузка». Определены динамические характеристики центробежного чувствительного элемента регулятора. Построена структурная схема системы регулирования частоты вращения вала дизеля с изодромным регулятором, определена передаточная функция системы и дифференциальное уравнение изодромного регулятора, передаточная функция замкнутой САРЧ и дифференциальное уравнение переходного процесса в системе.

Затем была построена структурная  схема САРЧ вала дизеля в программном комплексе MATLAB/Simulink и построены логарифмические частотные характеристики САРЧ вала дизеля, а также график переходного процесса

На основании полученных графиков можно сделать вывод о том, что данная система неустойчива.