RU2504678C1 - Automatic self-adjusting microprocessor-based system for thermal machine shaft rpm control - Google Patents
Automatic self-adjusting microprocessor-based system for thermal machine shaft rpm control Download PDFInfo
- Publication number
- RU2504678C1 RU2504678C1 RU2012128254/06A RU2012128254A RU2504678C1 RU 2504678 C1 RU2504678 C1 RU 2504678C1 RU 2012128254/06 A RU2012128254/06 A RU 2012128254/06A RU 2012128254 A RU2012128254 A RU 2012128254A RU 2504678 C1 RU2504678 C1 RU 2504678C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- controller
- heat engine
- fuel supply
- transducer
- shaft
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области двигателестроения, в частности к автоматическим системам регулирования частоты (скорости) вращения валов энергетических установок (тепловых машин) с двигателями внутреннего сгорания.The invention relates to the field of engine building, in particular to automatic systems for regulating the frequency (speed) of rotation of the shafts of power plants (heat engines) with internal combustion engines.
Известен регулятор скорости вращения вала двигателя внутреннего сгорания транспортного средства [1], снабженный измерителем скорости с грузами, пружиной, кинематической связью между грузами и пружиной, а также устройством задания скоростного режима. В кинематическую связь между грузами и пружиной введено звено с переменным передаточным отношением, управляемым устройством задания скорости. Недостатком этого регулятора скорости является снижение коэффициента усиления измерителя с уменьшением заданной скорости. Такое утверждение ошибочно, так как статические и динамические характеристики и параметры элементов регулятора должны выбираться с учетом статических и динамических характеристик и параметров объекта регулирования скорости (частоты) сов вращения вала, то есть с учетом статических и динамических характеристик и параметров двигателя внутреннего сгорания и агрегата его нагрузки. В описании не показано влияние известного регулятора скорости типа Д50 и предложенного регулятора на устойчивость и показатели качества работы автоматической системы регулирования частоты вращения вала тепловой машины. Отмечается однако, что коэффициент усиления измерителя в предложенном регуляторе скорости остается постоянным и заданным при всех заданных скоростях (у известного регулятора скорости типа Д50 он изменяется в 1,8 раза). В действительности постоянство коэффициента усиления измерителя в предложенном регуляторе скорости приведет к уменьшению запасов устойчивости, то есть к ухудшению показателей качества работы, автоматической системы регулирования частоты вращения вала тепловой машины.A known speed controller of the shaft of an internal combustion engine of a vehicle [1] is equipped with a speed meter with loads, a spring, a kinematic connection between the loads and the spring, and also a speed setting device. A link with a variable gear ratio controlled by a speed setting device is introduced into the kinematic connection between the loads and the spring. The disadvantage of this speed controller is a decrease in the gain of the meter with a decrease in the set speed. Such a statement is erroneous, since the static and dynamic characteristics and parameters of the regulator elements should be selected taking into account the static and dynamic characteristics and parameters of the object for controlling the speed (frequency) of the shaft rotation, that is, taking into account the static and dynamic characteristics and parameters of the internal combustion engine and its unit load. The description does not show the effect of the known speed controller type D50 and the proposed controller on the stability and performance indicators of the automatic control system of the rotational speed of the shaft of the heat engine. However, it is noted that the gain of the meter in the proposed speed controller remains constant and predetermined at all given speeds (for a known speed controller such as D50, it changes 1.8 times). In fact, the constancy of the gain of the meter in the proposed speed controller will lead to a decrease in stability margins, that is, to a deterioration in the quality of work, an automatic control system for the rotational speed of the shaft of a heat engine.
Известны электронные регуляторы частоты вращения для управления подачей топлива насоса высокого давления [2-7], в которых приведены варианты конструкции исполнительного механизма.Known electronic speed controllers for controlling the fuel supply of the high pressure pump [2-7], which show the design options of the actuator.
Наиболее близким техническим решением является электронно-механический регулятор частоты вращения вала дизеля [8]. Регулятор оснащен пропорциональным электромагнитом, установленным с возможностью взаимодействия с одной из реек топливного насоса, датчиком положения рейки, жестко установленным в корпусе, механическим датчиком частоты вращения коленчатого вала дизеля центробежного типа и электронным блоком управления.The closest technical solution is the electronic-mechanical speed controller of the diesel shaft [8]. The regulator is equipped with a proportional electromagnet installed with the possibility of interaction with one of the rails of the fuel pump, a rack position sensor rigidly mounted in the housing, a mechanical centrifugal type diesel engine speed sensor and an electronic control unit.
Он содержит две основные функциональные части: объект регулирования (ОР) и автоматический регулятор (АР). Любой АР содержит две основные соединенные последовательно функциональные части: управляющий орган (УО) и исполнительно-регулирующее устройство (ИРУ). В свою очередь ИРУ содержит две основные соединенные последовательно функциональные части: исполнительный механизм (ИМ) и регулирующий орган (РО) [10]. Объектом регулирования ОР частоты сов вращения вала (регулируемой величины ω) является тепловая машина и агрегат ее нагрузки [12]. Зависимости ωВ(gц) или hp(gц) при N=const (называемые регулировочными характеристиками) определяют изменение частоты ωВ, вращения вала (регулируемой величины) в зависимости от цикловой подачи топлива gц или положения hp органа управления подачей топлива при неизменной мощности N тепловой машины. Эти зависимости описывают статические характеристики тепловой машины и его агрегата нагрузки как объекта регулирования частоты ωв вращения вала (регулируемой величины ω) по регулирующему воздействию µ - цикловой подаче топлива gц или положению hp органа управления подачей топлива при N=const [13].It contains two main functional parts: an object of regulation (OR) and an automatic regulator (AR). Any AR contains two main functional parts connected in series: the governing body (UO) and the executive-regulating device (IRA). In turn, the IRU contains two main functional parts connected in series: the executive mechanism (IM) and the regulatory body (RO) [10]. The object of regulation of the OR of the shaft rotation frequency (of the controlled quantity ω) is a heat engine and its load unit [12]. The dependences ω B (g c ) or h p (g c ) at N = const (called the control characteristics) determine the change in frequency ω B , shaft rotation (adjustable value) depending on the cyclic fuel supply g c or position h p of the feed control fuel at constant power N of the heat engine. These dependences describe the static characteristics of the heat engine and its load aggregate as an object for controlling the frequency ω in the shaft rotation (adjustable value ω) according to the regulating effect µ — the cyclic fuel supply g c or the position h p of the fuel supply control body at N = const [13].
В автоматических регуляторах частоты вращения вала непрямого действия, содержащих в качестве РО аппаратуру подачи топлива (регулирующего воздействия µ) в тепловую машину, функции ИМ выполняет пневматический, гидравлический или электромагнитный привод реек топливных насосов высокого давления или иглы форсунки [11, 12].In automatic controllers of the shaft speed of indirect action, which contain the equipment for supplying fuel (the regulating action µ) to the heat engine as a PO, the pneumatic, hydraulic, or electromagnetic drive of the high pressure fuel pump rods or nozzle needles serves as the MI [11, 12].
Недостатком данных автоматических систем регулирования частоты вращения вала тепловой машины, содержащих известные регуляторы частоты вращения (обычно регуляторы с пропорционально-интегральным (ПИ) алгоритмом работы) является то, что они не всегда работают устойчиво и качественно. Это обусловлено тем, что статические характеристики тепловой машины (дизеля и агрегата нагрузки) как объекта регулирования частоты вращения вала ωв(gц) существенно нелинейны (фиг.1): статические характеристики тепловой машины по регулирующему воздействию - цикловой подаче топлива (линия 1 - при номинальной мощности, линия 2 - при минимальной мощности), зависимость частоты вращения вала от цикловой подачи топлива, соответствующая характеристике нагружения двигателя агрегатом нагрузки (линия 3) и зависимость выходной величины xД1 датчика частоты вращения вала тепловой машины от ωВ (линия 4). Например, статические характеристики по регулирующему воздействию - перемещению hp реек топливных насосов высокого давления дизель-генератора типа 1 ОД 100 тепловоза серии 2ТЭ10, построенные по статическим характеристикам МД(ωВ, hp) [15], являются существенно нелинейными (фиг.2): статические характеристики по регулирующему воздействию - перемещению реек топливных насосов высокого давления hp дизель-генератора типа 1 ОД 100 тепловоза серии 2ТЭ10 при разной мощности: 1-1900; 2-1570; 3-1200; 4-800 и 5-550 кВт; 6 - зависимость частоты вращения вала дизель-генератора от перемещения реек топливных насосов высокого давления hp, соответствующая характеристике нагружения дизеля) [16]. Здесь МД(ωВ, hp) - зависимость вращающего момента на валу дизеля типа 1 ОД 100 от частоты вращения вала и положения органа топливоподачи. Поэтому коэффициент передачи объекта регулирования частоты вращения вала тепловой машины по регулирующему воздействию - подаче топлива gц или по перемещению hp элемента органа топливоподачи kµ=(dωВ/dgц) или kµ'=(dωB/dhp) изменяется в широких пределах при изменении подачи топлива и мощности N тепловой машины. Например, для дизель-генератора типа 10Д100 тепловоза серии 2ТЭ10 значения коэффициента передачи kµ' изменяются от 66 при мощности N=1900 кВт до 240 об/мин-мм при мощности N=550кВт, то есть в 3,6 раза (фиг.2). Такие изменения коэффициента передачи объекта регулирования по регулирующему воздействию приводят к соответствующим изменениям коэффициента передачи системы регулирования (в разомкнутом состоянии) kpc=kµ·kp и, следовательно, к соответствующим изменениям показателей качества работы системы регулирования (статической неравномерности, перерегулирования, времени регулирования и др.). Зависимости gц(hp) для топливных насосов высокого давления имеют линейный характер [13, 17] Поэтому коэффициент передачи топливной аппаратуры является величиной постоянной. Коэффициенты передачи датчика частоты вращения вала и исполнительного механизма обычно также являются величинами постоянными [18, 19]. Коэффициент передачи регулятора kp равен произведению коэффициентов передачи датчика частоты вращения kД, исполнительного механизма kим (например, привода реек топливных насосов) и регулирующего органа kpo (топливной аппаратуры) kp=kД·kим·kpo и является величиной постоянной. Поэтому характер изменения коэффициента передачи системы регулирования kрс (в разомкнутом состоянии) kрс=kω·kД·kим·kpo в зависимости от регулирующего воздействия - цикловой подачи топлива в двигатель gц подобен характеру изменения коэффициента передачи объекта регулирования по регулирующему воздействию kµ(gц).The disadvantage of these automatic systems for controlling the rotational speed of the shaft of a heat engine, containing well-known speed regulators (usually regulators with a proportional-integral (PI) algorithm of operation) is that they do not always work stably and efficiently. This is because the static characteristics of the heat engine (diesel engine and the load unit) as an object of regulation of shaft rotation frequency ω in (g i) is substantially non-linear (Figure 1): the static characteristics of the heat engine by the regulatory effects - cyclic fuel feed (Line 1 - at rated power, line 2 - at minimum power), the dependence of the shaft speed on the cyclic fuel supply, corresponding to the characteristic of the engine loading by the load aggregate (line 3) and the dependence of the output value x Д1 of the sensor the rotation frequency of the shaft of the heat engine from ω V (line 4). For example, the static characteristics of the regulatory effect - the displacement of h p of the high pressure fuel rail of diesel pumps of
Целью изобретения - обеспечение оптимальных настроек автоматической системы регулирования частоты вращения вала на всех режимах работы тепловой машины. При этом необходимо вместе с изменением статических характеристик объекта регулирования автоматически изменять статические характеристики регулятора частоты вращения, то есть зависимости gц(ωВ), таким образом, чтобы коэффициент передачи регулятора оставался постоянным при всех режимах работы тепловой машины.The aim of the invention is the provision of optimal settings for the automatic shaft speed control system in all operating modes of the heat engine. In this case, it is necessary, together with a change in the static characteristics of the control object, to automatically change the static characteristics of the speed controller, that is, the dependence of g c (ω V ), so that the gear ratio of the controller remains constant under all operating modes of the heat engine.
Эта цель достигается в автоматической самонастраивающейся микропроцессорной системе регулирования частоты вращения вала тепловой машины, содержащей тепловую машину (объект регулирования) с агрегатом нагрузки, топливную аппаратуру с приводом (исполнительным механизмом) регулирующего элемента органа топливоподачи (регулирующего органа), датчик частоты вращения вала и датчик положения регулирующего элемента органа топливоподачи, блок управления тепловой машиной (задающее устройство первое), сравнивающее устройство первое. Новым в системе является то, что она содержит задающее устройство второе, сравнивающее устройство второе, устройство умножения выходных сигналов датчика частоты вращения и датчика положения регулирующего элемента органа топливоподачи, устройство коррекции статических характеристик регулятора, блок алгоритмов работы регулятора устройство изменения мощности агрегата нагрузки, причем сравнивающие устройства первое и второе, задающее устройство второе, устройство коррекции статических характеристик регулятора и блок алгоритмов работы регулятора входят в состав микропроцессорного контроллера, датчик частоты вращения вала тепловой машины связан с задающим устройством вторым, устройством умножения выходных сигналов датчика частоты вращения и датчиком положения регулирующего элемента органа топливоподачи и устройством коррекции статических характеристик регулятора, датчик положения регулирующего элемента органа топливоподачи связан с исполнительным механизмом, регулирующим органом, сравнивающим устройством вторым, устройством умножения выходных сигналов датчика частоты вращения и датчика положения регулирующего элемента органа топливоподачи и устройством коррекции статических характеристик регулятора, устройство коррекции статических характеристик регулятора, связано с устройством умножения выходных сигналов датчика частоты вращения и датчика положения регулирующего элемента органа топливоподачи и сравнивающим устройством первым, сравнивающее устройство первое связано с задающим устройством первым и блоком алгоритмов работы регулятора, блок алгоритмов работы регулятора, связан с исполнительным механизмом, а сравнивающее устройство второе - с задающим устройством вторым и устройством изменения мощности агрегата нагрузки, которое связано с тепловой машиной.This goal is achieved in an automatic, self-adjusting microprocessor-based system for regulating the shaft speed of a heat engine, comprising a heat engine (control object) with a load unit, fuel equipment with a drive (actuator) of a fuel element (regulating body) control element, a shaft speed sensor and a position sensor control element of the fuel supply body, the control unit of the heat engine (master device first), the comparator device first. What is new in the system is that it contains a driver, a second, a second device, a device for multiplying the output signals of the speed sensor and the position sensor of the fuel control element, a regulator for adjusting the static characteristics of the regulator, a block of algorithms for the operation of the regulator, a device for changing the power of the load unit, the first and second devices, the second setting device, the correction device for the static characteristics of the controller and the block of operation algorithms The controller s are part of the microprocessor controller, the shaft speed sensor of the heat engine is connected to the second driver, the device for multiplying the output signals of the speed sensor and the position sensor of the regulating element of the fuel supply unit and the device for correcting the static characteristics of the regulator, the position sensor of the regulating element of the fuel supply unit is connected to the actuator a mechanism, a regulatory body, a comparing device second, a device for multiplying the output signals of dates a speed sensor and a position sensor of a regulating element of a fuel supply element and a device for correcting static characteristics of a regulator, a device for correcting a static characteristic of a regulator is connected to a device for multiplying the output signals of a speed sensor and a position sensor of a regulating element of a fuel supply element and a comparing device first, the comparing device is first connected to a master the first device and the block of algorithms of operation of the regulator, the block of algorithms of operation of the regulator the actuator, and the comparator second - with the driver second and the device for changing the power of the load unit, which is associated with a heat engine.
На фиг.1 изображены статические характеристики тепловой машины по регулирующему воздействию - цикловой подаче топлива (линия 1 - при номинальной мощности, линия 2 - при минимальной мощности), зависимость частоты вращения вала от цикловой подачи топлива, соответствующая характеристике нагружения двигателя агрегатом нагрузки (линия 3) и зависимость выходной величины хД1 датчика частоты вращения вала тепловой машины от ωВ (линия 4); на фиг.2. - статические характеристики по регулирующему воздействию - перемещению реек топливных насосов высокого давления hp дизель-генератора типа 10Д100 тепловоза серии 2ТЭ10 при разной мощности: 1-1900; 2-1570; 3-1200; 4-800 и 5-550 кВт; 6 - зависимость частоты вращения вала дизель-генератора от перемещения реек топливных насосов высокого давления hp, соответствующая характеристике нагружения дизеля; на фиг.3 - статические характеристики тепловой машины по регулирующему воздействию - цикловой подаче топлива (линия 1 - при номинальной мощности, линия 2 - при минимальной мощности), зависимость частоты вращения вала от цикловой подачи топлива, соответствующая характеристике нагружения двигателя агрегатом нагрузки (линия 3), датчика частоты вращения вала тепловой машины (линия 4), зависимость выходного сигнала хук устройства коррекции характеристик регулятора от регулирующего воздействия gц - заданная линейная характеристика последовательного соединения трех элементов: тепловой машины, датчика частоты вращения вала тепловой машины и устройства коррекции характеристик регулятора (линия 5), требуемые нелинейные статические характеристики устройства коррекции характеристик регулятора (линия 6 при номинальной мощности, линия 7 при минимальной мощности); на фиг.4 - функциональная схема автоматической самонастраивающейся микропроцессорной системы регулирования частоты вращения вала тепловой машины; на фиг.5 - принципиальная схема автоматической самонастраивающейся микропроцессорной системы регулирования частоты вращения вала тепловой машины.Figure 1 shows the static characteristics of a heat engine in terms of control action - cyclic fuel supply (line 1 - at rated power, line 2 - at minimum power), the dependence of the shaft speed on cyclic fuel supply, corresponding to the characteristic of the engine loading with the load unit (line 3 ) and the dependence of the output value x D1 of the shaft speed sensor of the heat engine on ω V (line 4); figure 2. - static characteristics of the regulatory impact - the movement of the laths of the high pressure fuel pumps h p diesel generator type 10D100 of a diesel locomotive of the 2TE10 series at different powers: 1-1900; 2-1570; 3-1200; 4-800 and 5-550 kW; 6 - dependence of the frequency of rotation of the shaft of the diesel generator on the movement of the rods of the fuel pumps of high pressure h p , corresponding to the characteristic of the loading of the diesel; figure 3 - static characteristics of the heat engine according to the regulatory action - the cyclic fuel supply (line 1 - at rated power, line 2 - at minimum power), the dependence of the shaft speed on the cyclic fuel supply, corresponding to the characteristic of the engine loading with the load unit (line 3 ), speed sensor heat engine (line 4), the dependence of the output signal x yk characteristics correction device controller by regulating exposure g p - given serial-linear characteristic Nogo compound of three elements: a heat engine speed sensor and a regulator of the heat engine characteristics correction device (line 5), the required characteristics of non-linear static characteristic correction apparatus controller (
Предлагаемая автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины, функциональная схема которой представлена на фиг.4 и содержит следующие функциональные элементы: объект регулирования OP 1 частоты вращения вала φ(ωВ) тепловой машины 1 (фиг.5) с агрегатом нагрузки 15, измерительное устройство ИУ1 2 (фиг.4) - датчик регулируемой величины φ(ωВ) (датчик частоты вращения вала ωВ); измерительное устройство ИУ2 3 (фиг.4) регулирующего воздействия µ(gц) - датчик подачи топлива hp в тепловую машину; регулирующий орган РО 4 (топливная аппаратура ТА 4 (фиг.5), изменяющий регулирующее воздействие µ на ОР - подачу топлива; исполнительный механизм ИМ 5 (фиг.4) - привод реек топливных насосов высокого давления или иглы электромагнитной форсунки (привод топливной аппаратуры ПТА 5 (фиг.5)); задающие устройства первое ЗУ1 и второе ЗУ2 6 и 7 с выходными сигналам xзу1, и хзу2 соответственно; сравнивающие устройства первое СУ1 и второе СУ2 8 и 9 (фиг.4) с выходными сигналами Δxcy1 и Δхсу2 соответственно; устройство умножения УУ 10 (фиг.4) выходных сигналов датчиков частоты вращения и подачи топлива с выходным сигналом xN; устройство коррекции УК 11 (фиг.4) статических характеристик регулятора с выходным сигналом хук; блок алгоритмов БА 12 (фиг.4) работы регулятора с выходным сигналом хба; устройство изменения мощности УИМ 13 (фиг.4) агрегата нагрузки с выходным сигналом хуим. Устройства СУ1 и СУ2, ЗУ2, УК, УУ и БА входят в состав микропроцессорного контроллера МПК 14 (фиг.5). Устройство ЗУ1 выполняет функции органа управления тепловой машиной; входным сигналом η1 для ЗУ1 является положение рукоятки контроллера (ПК). Все устройства системы, кроме объекта регулирования, образуют микропроцессорный регулятор с автоматически изменяемыми статическими характеристиками.The proposed automatic self-tuning microprocessor-based system for controlling the rotational speed of the shaft of a heat engine, the functional diagram of which is presented in Fig. 4 and contains the following functional elements: the object of
В устройстве УУ выполняется операция перемножения выходных сигналов измерительных устройств первого ИУ1 и второго ИУ2, в результате чего получается сигнал, эквивалентный мощности тепловой машины,In the UU device, the operation of multiplying the output signals of the measuring devices of the first IU1 and the second IU2 is performed, resulting in a signal equivalent to the power of the heat engine,
хN=хд1·хд2.,x N = x d1 · x d2 .,
где хд1 и хд2 - выходные сигналы устройств ИУ1 и ИУ2.where x d1 and x d2 are the output signals of the devices IU1 and IU2.
В устройстве УК изменяются зависимости его выходного сигнала хук от выходного сигнала хд1 устройства ИУ 1 и от сигнала xN эквивалентный мощности тепловой машины. В результате этого зависимость выходного сигнала хук от входного сигнала хд1 всегда является линейной (фиг.3, линия 7), что обеспечивает постоянство коэффициента передачи системы регулирования и высокие показатели качества ее работы при всех режимах работы тепловой машины. Выходной сигнал хба блока БА является выходным сигналом микропроцессорного контроллера МПК и входным сигналом ИМ, который зависит не только от отклонения Δхсу1 регулируемой величины от заданного значения η1, но и находится в зависимости от алгоритма (закона) работы регулятора, заложенного в блок БА.In the UK device, the dependences of its output signal x yk on the output signal x d1 of the
Предлагаемая автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины содержит следующие элементы (фиг.5) агрегат нагрузки АН 15, приводимый тепловой машиной 1; датчик 2 частоты вращения вала ωВ тепловой машины; датчик 3 подачи топлива (перемещения hp регулирующего элемента топливной аппаратуры) в тепловую машину; блок 6 управления тепловой машиной; микропроцессорный контроллер 14; исполнительный механизм 5, функции которого выполняет привод регулирующего элемента топливной аппаратуры 4; устройство 13 изменения мощности агрегата нагрузки. Датчики 2 и 3, а также блок 6 управления тепловой машиной подключены к микропроцессорному контроллеру 14, связанному, в свою очередь, с приводом 5 регулирующего элемента топливной аппаратуры 4. К микропроцессорному контроллеру 14 подключен также блок 13 управления изменением мощности УИМ. Таким образом, предлагаемая автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины является комбинированной. В ней осуществляется компенсация действия мощности (возмущающее воздействие λ) на статические характеристики тепловой машины как объекта регулировании частоты вращения вала. При наличии информации о статических характеристиках и параметрах элементов системы регулирования микропроцессорный контроллер в соответствии с заложенной в него программой рассчитывает и изменяет статические характеристики устройства УК таким образом, что в результате система регулирования имеет высокие показатели качества работы при всех режимах работы тепловой машины.The proposed automatic self-adjusting microprocessor control system of the rotational speed of the shaft of the heat engine contains the following elements (figure 5)
Предлагаемая автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины работает следующим образом (фиг.3 и 4). При установившемся режиме работы системы регулирования значения всех сигналов элементов системы постоянны, а отклонение Δxсу1=0. После увеличения сигнала задания η1 появляется сигнал Δxcу1=хзу1-хук, который вызывает увеличение сигналов блока БД хба, hp, gц и положения, соответственно, ωВ и хд1. Увеличение сигнала хд1 приводит к уменьшению сигнала Δxсу1. После увеличения сигнала задания η1 увеличивается также и мощность N двигателя в соответствии с характеристикой его нагружения агрегатом нагрузки. Увеличение мощности N, а значит и увеличение сигналов hp, хд2 и gц, приводит к увеличению сигнала xN. Под действием сигналов xN и хд1 изменяется сигнал хук. При Δxcy1=0 наступает новый установившийся режим работы системы регулирования.The proposed automatic self-tuning microprocessor-based system for controlling the rotational speed of the shaft of a heat engine works as follows (Figs. 3 and 4). Under the steady-state mode of operation of the control system, the values of all signals of the elements of the system are constant, and the deviation Δx cy1 = 0. After increasing the reference signal η 1 signal appears Δxcu1 x = -x yk positions M1, which causes an increase in the database unit signals x BA, h p, g and y position, respectively, ω B and x d1. An increase in the signal x d1 leads to a decrease in the signal Δx sou1 . After increasing the reference signal η 1 , the engine power N also increases in accordance with the characteristic of its loading by the load unit. The increase in power N, and hence the increase in signals h p , x d2 and g c , leads to an increase in signal x N. Under the action of signals x N and x d1 , the signal x yk changes. At Δx cy1 = 0, a new steady-state operation mode of the control system sets in.
Изменения вышеназванных сигналов приводят не только к изменению выходного сигнала регулятора частоты вращения gц, но и к соответствующим изменениям такого статического параметра настройки предлагаемой автоматической самонастраивающейся микропроцессорной системы регулирования частоты вращения вала тепловой машины, как коэффициент передачи регулятора kp. Таким образом, предлагаемая автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины относится к классу беспоисковых адаптивных автоматических систем регулирования [21].Changes to the above-mentioned signals lead not only to a change in the output signal of the speed controller g c , but also to corresponding changes in such a static parameter of the proposed automatic self-adjusting microprocessor system for controlling the shaft speed of the heat engine, such as the gear ratio of the controller k p . Thus, the proposed automatic self-adjusting microprocessor control system for the rotational speed of the shaft of a heat engine belongs to the class of searchless adaptive automatic control systems [21].
В тяговых транспортных машинах, например, в тепловозах, основная часть мощности теплового двигателя (свободная мощность) затрачивается на передачу мощности, а меньшая часть (до 15%) - на привод вспомогательных агрегатов (вентиляторов, компрессоров, насосов и др.), которая может при работе тепловой машины изменяться в широком диапазоне. Для использования мощности, не затрачиваемой на привод вспомогательных агрегатов, в предлагаемой системе регулирования в программу работы устройства ЗУ2 закладывается требуемая зависимость подачи топлива от частоты вращения вала тепловой машины gц(ωВ) для обеспечения реализации требуемой характеристики N(ωB) нагружения тепловой машины агрегатом нагрузки. При превышении заданного значения подачи топлива gц на выходе устройства СУ2 при заданной ωВ появляется сигнал Δхсу2>0, что приводит к соответствующему изменению выходного сигнала хуим устройства УИМ и уменьшению мощности агрегата нагрузки. При подаче топлива gц меньше заданного значения подачи топлива gц на выходе устройства СУ2 при заданной ωВ появляется сигнал Δхсу2<0, что приводит к соответствующему изменению выходного сигнала хуим устройства УИМ и к увеличению мощности агрегата нагрузки. Таким образом, регулирование частоты вращения вала тепловой машины в данном случае осуществляется по сигналу подачи топлива gц, то есть по мощности N - возмущающему воздействию λ на объект регулирования. В предлагаемой системе осуществляется регулирование частоты вращения вала тепловой машины по отклонению и по возмущению, то есть комбинированное регулирование [Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов. - М: Транспорт, 1989 (стр.8, 9)], что обеспечивает высокие показатели качества работы предлагаемой системы регулирования.In traction transport machines, for example, in diesel locomotives, the main part of the heat engine’s power (free power) is spent on power transmission, and the smaller part (up to 15%) is spent on the drive of auxiliary units (fans, compressors, pumps, etc.), which during the operation of the heat engine vary over a wide range. To use the power not expended on the drive of auxiliary units, in the proposed control system, in the program of operation of the ZU2 device, the required dependence of the fuel supply on the rotational speed of the shaft of the heat engine g c (ω V ) is laid down to ensure the implementation of the required load characteristic N (ω B ) of the heat engine load aggregate. When exceeding the predetermined value g p fuel outlet SS2 device when a predetermined signal appears in
Таким образом, предлагаемая автоматическая самонастраивающаяся микропроцессорная система регулирования частоты вращения вала тепловой машины относится к классу автоматических беспоисковых самонастраивающихся систем стабилизации.Thus, the proposed automatic self-adjusting microprocessor-based system for controlling the rotational speed of the shaft of a heat engine belongs to the class of automatic searchless self-adjusting stabilization systems.
Перечень источниковList of sources
1. Патент РФ №2084668 кл. F02D 1/121. RF patent No. 2084668 cl.
2. Патент РФ 2066386 кл. F02D 1/182. RF patent 2066386 class.
3. Патент РФ 2230923 кл. F02D 1/183. RF patent 2230923 class.
4. Патент РФ 2231663 кл. F02D 1/084. RF patent 2231663 class.
5. Патент РФ 2237180 кл. F02D 1/185. RF patent 2237180 class.
6. Патент РФ 2290523 кл. F02D 1/08 (2006.01), F02D 1/18 (2006.01)6. RF patent 2290523 class.
7. Патент РФ 2299342 кл. F02D 1/08 (2006.01)7. RF patent 2299342 class.
8. Патент РФ 2159860 кл. F02D 1/108. RF patent 2159860 class.
9. Патент РФ №21792537 F02D 1/129. RF patent No. 21792537
10. Луков Н.М., Космодамианский А.С. Автоматические системы управления локомотивов: Учебник для вузов ж. - д. транспорта. - М.: ГОУ «Учебно-методический центр по образованию на железнодорожном транспорте», 200710. Lukov N.M., Kosmodamiansky A.S. Automatic Locomotive Control Systems: A Textbook for High Schools. - d. transport. - M .: GOU “Educational-methodical center for education in railway transport”, 2007
11. Луков Н.М. Основы автоматики и автоматизации тепловозов. - М.: Транспорт, 198911. Lukov N.M. Fundamentals of automation and automation of diesel locomotives. - M .: Transport, 1989
12. Луков Н.М. Автоматизация тепловозов, газотурбовозов и дизель-поездов. - М.: Машиностроение, 198812. Lukov N.M. Automation of diesel locomotives, gas turbines and diesel trains. - M.: Mechanical Engineering, 1988
13. Крутов В.И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект. - М: Машиностроение, 197813. Krutov V.I. Internal combustion engine as an adjustable object. - M: Engineering, 1978
14. Ланчуковский В.И., Козьминых А.В. Автоматизированные системы управления судовых дизельных и газотурбинных установок. - М.: Транспорт, 198314. Lanchukovsky V.I., Kozminykh A.V. Automated control systems for marine diesel and gas turbine plants. - M .: Transport, 1983
15. Васильев В.Г., Тимановская Л.Е. Составление электронной модели дизеля и регулятора тепловоза ТЭ10. Изв. вузов. Электромеханика, 1963, №215. Vasiliev V.G., Timanovskaya L.E. Drawing up an electronic model of a diesel engine and diesel locomotive regulator TE10. Izv. universities. Electromechanics, 1963, No. 2
16. Тепловозные двигатели внутреннего сгорания / А.Э. Симсон, А.З. Хомич, А.А. Куриц и др. - М.: Транспорт, 198716. Diesel internal combustion engines / A.E. Simson, A.Z. Khomich, A.A. Kurits et al. - M.: Transport, 1987
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128254/06A RU2504678C1 (en) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Automatic self-adjusting microprocessor-based system for thermal machine shaft rpm control |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012128254/06A RU2504678C1 (en) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Automatic self-adjusting microprocessor-based system for thermal machine shaft rpm control |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012128254A RU2012128254A (en) | 2014-01-10 |
| RU2504678C1 true RU2504678C1 (en) | 2014-01-20 |
Family
ID=49884272
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012128254/06A RU2504678C1 (en) | 2012-07-04 | 2012-07-04 | Automatic self-adjusting microprocessor-based system for thermal machine shaft rpm control |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2504678C1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1740733A1 (en) * | 1989-05-16 | 1992-06-15 | Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина | Diesel automatic control system |
| US5954782A (en) * | 1995-06-30 | 1999-09-21 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Engine Fuel injection timing control apparatus |
| JP2000139079A (en) * | 1998-05-29 | 2000-05-16 | Fairchild Korea Semiconductor Ltd | Power factor collection controller |
| RU2159860C2 (en) * | 1997-12-16 | 2000-11-27 | ОАО Ярославский завод дизельной аппаратуры | Diesel engine electronic-mechanical speed governor |
| JP2001207899A (en) * | 2000-01-21 | 2001-08-03 | Kokusan Denki Co Ltd | Electronic governor device for diesel engine |
| US20050131620A1 (en) * | 2002-01-31 | 2005-06-16 | Cambridge Consultants Limited | Control system |
| RU2299342C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Diesel engine fuel supply control electronic regulator |
-
2012
- 2012-07-04 RU RU2012128254/06A patent/RU2504678C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1740733A1 (en) * | 1989-05-16 | 1992-06-15 | Харьковский политехнический институт им.В.И.Ленина | Diesel automatic control system |
| US5954782A (en) * | 1995-06-30 | 1999-09-21 | Mitsubishi Jidosha Kogyo Kabushiki Kaisha | Engine Fuel injection timing control apparatus |
| RU2159860C2 (en) * | 1997-12-16 | 2000-11-27 | ОАО Ярославский завод дизельной аппаратуры | Diesel engine electronic-mechanical speed governor |
| JP2000139079A (en) * | 1998-05-29 | 2000-05-16 | Fairchild Korea Semiconductor Ltd | Power factor collection controller |
| JP2001207899A (en) * | 2000-01-21 | 2001-08-03 | Kokusan Denki Co Ltd | Electronic governor device for diesel engine |
| US20050131620A1 (en) * | 2002-01-31 | 2005-06-16 | Cambridge Consultants Limited | Control system |
| RU2299342C1 (en) * | 2006-01-10 | 2007-05-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" | Diesel engine fuel supply control electronic regulator |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012128254A (en) | 2014-01-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4831820B2 (en) | Gas turbine output learning circuit and gas turbine combustion control apparatus having the same | |
| CN1944985B (en) | Method of controlling bypass air split to gas turbine combustor | |
| CN102317600B (en) | Method and system for tuning a gas turbine and gas turbine including such a system | |
| CN101657610B (en) | Power station plant and the method for running this power station plant | |
| US7472541B2 (en) | Compressor control unit and gas turbine power plant including this unit | |
| EP2492473B1 (en) | Fuel system | |
| US10711705B2 (en) | Operation control method and upgrade method for gas turbine, and setting change method for gas turbine control system | |
| US20140283527A1 (en) | Multi-engine performance margin synchronization adaptive control system and method | |
| US20120117974A1 (en) | Air flow delivery and fuel consumption control for aircraft air management and auxiliary power systems | |
| CN101363377B (en) | Method for controlling an internal combustion engine | |
| WO2016035416A1 (en) | Control device, system, and control method, and power control device, gas turbine, and power control method | |
| CN103946516A (en) | Valve control device, gas turbine, and valve control method | |
| JP6335720B2 (en) | Control device, system, and control method | |
| JP2017505403A (en) | Method for operating a gas turbine at partial load | |
| CN112334385A (en) | Control system and method for an electrohydraulic servo actuator, in particular a turboprop | |
| CN100334339C (en) | Circuit arrangement and method for controlling electric fuel pump in non-return fuel delivery system | |
| JP2012500362A5 (en) | ||
| JP5452420B2 (en) | Multi-shaft gas turbine engine controller | |
| CN104314693B (en) | A kind of aeroengine multiloop method for handover control based on compensating | |
| EP2846021B1 (en) | Two-shaft gas turbine | |
| RU2490492C1 (en) | Control method of gas-turbine engine, and system for its implementation | |
| RU2504678C1 (en) | Automatic self-adjusting microprocessor-based system for thermal machine shaft rpm control | |
| RU2395704C1 (en) | Gas turbine engine control system | |
| JP2011256788A (en) | Gas turbine | |
| US10941725B2 (en) | Vibration feedback controller |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20140705 |