Адаптивная система управления параллельно работающими дизельными установками

 

Изобретение относится к автоматике . Цель изобретения - повышение качества процессов управления, увеличение моторесурсов и экономии топлива . Отличие устройства, обеспечивеющего достижение поставленной це- .ли, состоит в том, что система содержит последовательно соединенные блок выделения максимума, инерционное звено, вычислитель коэффициентов и адаптивный регулятор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход подключен к вторым входам блока первых сумматоров, выход вычислителя коэффициентов соединен с вторым входом корректируемого фильтра, а вход блока выделения максимума - с выходами блока датчиков положения. Устройство может найти широкое применение на буровых, где параллельно работают несколько дизельных установок. 5 ил. S сл to сл 1C СП 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИК

РЕСПУБЛИК (дц 4 G 05 В 13/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTGPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ

ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАЮЩИМИ ДИЗЕЛЬНЫМИ

УСТАНОВКАМИ (57) Изобретение относится к автоматике. Цель изобретения — повьппение качества процессов управления, увеличение моторесурсов и экономии топлива. Отличие устройства, обеспечивающего достижение поставленной це.ли, состоит в том, что система содержит последовательно соединенные блок выделения максимума, инерционное звено, вычислитель коэффициентов и адаптивный регулятор, второй вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход подключен к вторым входам блока первых сумматоров, выход вычислителя коэффициентов соединен с вторым входом корректируемого фильтра, а вход блока выделения максимума — с выходами блока датчиков положения. Устройство может найти широкое применение на буровых, где параллельно работают несколько дизельных установок. 5 ил.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3836151/24-24 (22) 10 .01.85 (46) 23.08.86.Бюл. М 31 (71) Ордена Ленина институт проблем управления автоматики и телемеханики, Московский институт нефтехимической и газовой промышленности им. И.М.Губкина и Производственное объединение по бурению Туркменсевбургаз" (72) Б.Мурадов, В.Л.Ложенков, В.А.Лобанов, А.М.Шубладзе, В.Ф.Абубакиров, А.Ф.Защелкин, А.Г.Уланов, Д.Ф.Васяков, А.Г.Шмакин и 3.М.Непомнящий (53) 62-50(088.8) (56) Крутов В.И. Автоматическое регулирование двигателей внутреннего сгорания. -М.:Машиностроение, 1968, с.354.

Алексеевский Г.В. Буровые установки Уралмашзавода. — М.:Недра, 1971, с.10-20.

„„SU„„1252754 А I

1252754

20 е

35

Изобретение относится к автоматике и телемеханики и может быть испопьэовано, например, на буровых, Цель изобретения — повышение качества процессов управления, увеличение моторесурсов и экономия топлива.

На фиг.l представлена структурная схема предлагаемой адаптивной системы управления параллельно работающими дизельными установками; на фиг.2 схема реализации блока выделения максимума; на фиг.3 - схема реализации адаптивного регулятора; на фиг.4 схема реализации вычислителя коэффициента; на фиг.5 — схема реализациии корректируемого фильтра.

Система содержит последовательно соединенные эадатчик l оборотов, корректируемый фильтр 2, сумматор 3, адаптивный регулятор 4, блок 5 сумматоров, блок 6 регуляторов, блок 7. исполнительных механизмов (с ручным и автоматическим управлением), блок

8 дизелей, блок 9 муфт сцепления, редуктор 10 и датчик 11 оборотов, выход которого соединен с вторым входом сумматора 3, последовательно соединенные блок 12 датчиков положения, блок 13 выделения максимума, инерционное звено 14 и вычислитель

15 коэффициентов, причем его выход подсоединен к входам адаптивного регулятора 4 и входу корректируемого фильтра 2, а входы и выходы блока датчиков 12 положения подключены соответственно к выходам блока 7 исполнительных механизмов и вторым входам блока 5 сумматоров.

Блок 13 выделения максимума содержит параллельно соединенные по входам диоды, входы которых — входы блока. Адаптивный регулятор 4 содержит последовательно соединенные усилитель 16, вход которого — вход блока 4, интегратор 17 и сумматор 18, выход которого является выходом регулятора 4. Вход усилителя 16 через множитель 19 подключен к второму входу сумматора 18, второй вход множителя 19 соединен с выходом вычислителя 15 коэффициента.

Вычислитель 15 коэффициента содержит последовательно соединенные квадратор 20 и сумматор 21 через выходвход блока IS, к второму входу которого подключен эадатчик 22 уставки.

Корректируемый фильтр 2 представляет собой последовательно соединенные сумматор 23, вход котороговход фильтра 2, усилитель 24, интегратор 25, выход которого — второй вход сумматора 23, сумматор 26, усилитель 27, интегратор 28, выход которого — второй вход сумматора 26, и сумматор 29, выход которого является выходом фильтра 2. Выход сумматора 23 через последовательно соединенные усилитель 30 и множитель соединен с третьим входом сумматора

26, выход которого через последовательно соединенные усилитель 32 и множитель 33 соединен с третьим входом сумматора 29, а к вторым входам множителей 31 и 33 подключен выход

\ вычислителя 15 коэффициента °

Система работает следующим образом. I этап. Включение i ão дизеля ((i-1) дизелей работают). С помощью ручного управления исполнительным механизмом 7; блока 7 обеспечивается равенства оборотов дизеля 8, блока

8 дизелей с (i-1) работающими. После этого ручной режим управления исполнительным механизмом 7 перево1 дится на автоматический и в дальнейшем управляется с помощью регулятора

6, из блока 6 регуляторов, а включаемых дизель 8, замыкается через механическую муфту 9; сцепления бло. ка 9 муфт сцепления на общий редуктор 10.

2 этап работы. Сигнал, суммированный подключенным к выходу исполнительного механизма 7; (i=1,2,...). блока 7 исполнительных механизмов датчиком 12, положения блока 12 датчиков положения, поступает на вход сумматора 5, блока 5 сумматоров. На другой вход сумматора 5; поступает сигнал с адаптивного регулятора 3.

Формируемый сумматором 5„ сигнал рассогласования поступает на вход регулятора 6; блока 6 регуляторов, которым вырабатывается сигнал, реализующий линейный закон управления. Полученный сигнал поступает на вход исполнительного механизма 7 блока 7 и

1 далее, последовательно преобразуясь исполнительным механизмом 7 блока 71 дизелем 8 блока 8 дизелей > муфтой 9 сцепления блока 9 муфт сцепле)25

27:«4 з ния и редуктором 10, оказывается выходным сигналом системы. Сумматором

3 формируется сигнал рассогласования между сигналом с корректйруемого фильтра 2 и сигналом, вырабатываемым подключенным к редуктору 10 датчиком ll оборотов. Все сигналь« с блока 12 датчиков положения поступают на вход блока 13 выделения максимума, которчй вырабатывает максималь- 10 ный из них. Данный сигнал, поступая на вход инерционного звена 14, усредняется им и далее преобразуется

1 вычислителем 15 коэффициента по формуле 15

Z-(x.h +8, где 11 — максимальное положение топливной рейки ("0 соответствует закрытому положению, "1" — открытому); 20 а, 8 — соответственно сигналы с квадратора 20 и задатчика

22 уставки.

Сигнал с фильтра 2 представляет 25 собой преобразование сигнала с эадатчика 1 оборотов. Характеристики фильтра 2 меняются на основе сигнала Z, поступающего на второй вход корректируемого фильтра 2, передаточ-3р ная функция которого Т„, р+1 ,„;, (p) (- - . -), Ф Т,р +! где Т„ор = Z

$ То — постоянные. 35

Корректируемый фильтр 2 представляет собой два последовательно соединенных фильтра (блоки 23-26, 30, 31 и блоки 26-29, 32, 33) с передаточными функциями вида 40

rZp + 1

W (p) т +!

Поведение дизелей хорошо аппроксимируется моделью с передаточной функцией 45

К

w(p) = — —-о (Тр +!)

Положение топли вных реек в силу нелинейно стей клапанов более правильно считать обратно пропорциональным 50 квадрату коэффициента усиления дизелей и пропорциональным квадрату постоянной инерционности. Поэтому ! в адаптивном регуляторе 4, реализующем пропорционально-интегральный за- 55 .кон управления, весовой коэффициент при пропорциональной составляющей меняется пропорционально сигналу Б.

Таким образом, происходит равенство относительных мощностей, отдаваемых каждым дизелем в отдельности

Это следует непосредственно из синхронизации по оборотам и по относительному положению топливных реек, В пр«.цессе функционирования меняются динамические и статические характеристики дизелей. Перестройка в сочетании с этими изменениями коэффициента корректируемого фильтра Т„ ор и весового коэффициента ПИ-регулятора позволяет обеспечить квазиоптимальность переходных процессов, т.е. повысить качество процессов управления. Время перехода с одного режима на другой уменьшается, двигатели большее время работают в одном и том же стационарном режиме, что увеличивает их моторесурсы. А так как режим их функционирования далек от критического и близок к номинальному, наиболее экономичному в смысле потребления энергии, необходимой для функционирования всей системы в целом, то изобретение по сравнению с известной системой обеспечивает снижение энергоемкости процесса управления, т. е. экономию топлива.

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

Адаптивная система управления параллельно работающими дизельными установками, содержащая последовательно соединенные блок первых сумматоров, блок регуляторов, блок исполнительных механизмов, блок дизелей, блок муфт сцепления, редуктор, выход которого является выходом системы, датчик оборотов и второй сумматор, последовательно соединенные задатчик оборотов и корректируемый фильтр, выход которого соединен с вторым входом второго сумматора, а также блок датчиков положения, входы которого соединены с выходами блока исполнительных механизмов, а выходы — с первыми входами блока первых сумматоров, о т л и ч а ю щ а яс я тем, что, r. целью повь««««ения качества процессов управления, увеличения моторесурсов и экономии «оплива системы, она допол««ительыо содержит последовательно соединенные блок в««деления максимума, HH(рциов— ное звено, вычислитель козффн««ие««тов и адаптивный регулятор, второй вход

1252754

Фиа. 2

Фиг. 1

Фсгв. 3

Фиг.5

Составитель А.Лящев

Техред М.Ходанич Корректор В.Бутяга

1Редактор О.Бугир

Заказ 4620/48 Тираж 836 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35; Раушская наб., д. 4/5

1Производственно-полиграфическое предприятие, r . Ужгород, ул. Проектная, 4 которого соединен с выходом второго сумматора, а выход подключен к вторым входам блока первых сумматоров, выход вычислителя коэффициентов соединен с вторым входом корректируемого фильтра, а вход блока выделения максимума — с выходами блока датчиков положения.