Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

 

Изобретение позволяет повысить точность регулирования частоты вращения. Регулятор содержит датчик 1 частоты вращения, датчик 2 перемещения исполнительного элемента 14 топливодозирующего органа, блок 3 идентификации, блок 4 режимов регулирования, три блока 5-7 умножения, два усилителя 8 и 9, измеритель 11 рассогласования, корректирующее устройство 12 и сумматор 13. Регулятор работает с использованием принципа модального управления. При изменении рабочих режимов двигателя блок 3 идентификации и блок 4 режимов регулирования по сигналам с датчиков 1 и 2 вырабатывают сигналы оценок параметров двигателя, с помощью которых регулятор осуществляет поддержание желаемых показателей качества системы регулирования. Отсутствие перерегулирования и монотонный характер переходного процесса обеспечивают повышение надежности и топливной экономичности двигателя в широком диапазоне его рабочих режимов. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

s F 02 0 41/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1408095 (21) 4423705/25-06 (22) 17.05.88 (46) 07,07.90. Бюл. ¹ 25 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) Д.А. Курносов и С.Н, Курносова (53) 621.43-55(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1408095, кл, F 02 D 41/14, 1986. (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность регулирования частоты вращения. Регулятор содержит датчик 1 частоты вращения, датчик 2 перемещения исполнительного элемента 14 топливодозирующего

„„Я „, 1576705 А2 органа, блок 3 идентификации, блок 4 режимов регулирования, три блока 5-7 умножения, два усилителя 8 и 9, измеритель 11 рассогласования, корректирующее устройство 12 и сумматор 13, Регулятор работает с использованием принципа модального управления. При изменении рабочих режимов двигателя блок 3 идентификации и блок 4 режимов регулирования по сигналам с датчиков 1 и 2 вырабатывают сигналы оценок .параметров двигателя, с помощью которых регулятор осуществляет поддержание желаемых показателей качества системы регулирования. Отсутствие перерегулирования и монотонный характер переходного процесса обеспечивают повышение надежности и топливной экономичности двигателя в широком диапазоне его рабочих режимов. 2 ил.

1576705

Изобретение относится к области дви,. гателестроения, в частности к электриче ским системам автоматического регулирования частоты вращения двигателей, и является усовершенствованием изве. стного регулятора по авт. св, М 1408095;

Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения при изменении режимов работы двигателя в широких пределах.

На фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора; на фиг, 2 — его структурная схема, Регулятор частоты вращения содержит датчик 1 частоты вращения, датчик 2 перемещения топливодоэирующего органа, блок 3 идентификации параметров двигателя с двумя входами и тремя выходами, блок

4 режимов регулирования с тремя входами .,и двумя выходами, три блока умножения (первый 5, второй 6 и дополнительный 7), два усилителя 8 и 9, источник 10 задающего сигнала, измеритель 11 рассогласования, корректирующее устройство 12, сумматор

13 с тремя входами и исполнительный элемент 14 топливодозирующего органа двигателя 15.

Датчики 1 и 2 подключены к двигателю

15. Выходы датчиков 1. и 2 подключены порознь к входам блока 3 идентификации, выходы которого соединены с соответствующими входами блока 4 режимов регулирования. Выходы последнего подключены к следующим элементам: первый — к первому входу блока 5 умножения, а второй — к первым входам блоков 6 и 7, умножения, Второй вход блока 6 умножения соединен с выходом датчика 1 частоты вращения и вычитающим входом измерителя

11 рассогласования, который своим суммирующим входом соединен. с источником 10 задающего сигнала и входом усилителя 9, а выходом — с входом корректирующего устройства 12. Вычитающий вход сумматора 13 соединен с выходом блока 6 умножения, один суммирующий вход — с выходом корректирующего устройства 12, а другой с выходом блока 7 умножения. Выход усилителя 9 соединен с вторым входом блока 7 умножения, а выход сумматора 13 — с вторым входом блока 5 умножения, Выход последнего соединен с входом усилителя 8, выход которого подключен к входу исполнительного элемента 14 топливодозирующего органа двигателя.

Кроме того, использованы следующие обозначения (фиг. 2); 0з — выходной задающий сигнал источника 10, К1 и К2 — коэффициенты усиления усилителей 8 и 9 соответственно; W<>(S) — передаточная функция исполнительного элемента 14 топливодозирующего органа; h — перемещение топливодозирующего органа; в — частота вращения двигателя; а, Ь вЂ” параметры двигателя; Wk(S) — передаточная функция корректирующего устройства 12; МЬ(Я) передаточная функция датчика 2 перемещения топливодозирующего органа; Юlщ (S)— передаточная функция датчика 1 частоты вращения; Un — выходной сигнал датчика 2 перемещения топливодозирующего органа;

Ucg выходной сигнал датчика 1 частоты вращения; U — управляющий сигнал; b/(S-а)— передаточная функция двигателя (где а и Ь вЂ” нелинейные многочлены от h и а); л а и b — оценки параметров двигателя, 5

Предлагаемый регулятор частоты вращения работает по принципу модального управления, В соответствии с данным прин20

Коэффициент G(h,â) выбирается исходя из необходимого в статике равенства

Щ=M

G(h ) = -b (h,â)ù„ (Л)(Л вЂ” а(Ь,в))+ ципом для системы регулирования частоты вращения, включающей двигатель и регулятор, описываемой выражениями: в = а (h а)а+ b (h м )и (1)

Ь=Ф/иэ(Я) U, синтезируется управление

U= — M(h, и) в+6 (h,â) ж, (2) стабилизирующее положение доминирующего корня системы. Показатели качества рассматриваемой системы регулирования, такие как время переходного процесса, величина перерегулирования, время нарастания переходного процесса, полоса пропускания системы, точность отработки задающего воздействия, в основном определяются положением доминирующего корня; т,е. корня. расположенного достаточно близко к мнимой оси комплексной плоско40 сти корней. Стабилизация доминирующего корня придает системе свойство модальной инвариантности, т,е. позволяет обеспечить желаемое качество регулирования неизменным во всем диапазоне рабочих режимов.

Характеристическое уравнение системы имеет вид

W.,"() + M(h,ф —.a(hV)) b(hа) = О, (3) где il — стабилизируемый доминирующий

50 действительный корень, Коэффициент M(h,â) определяется из характеристического уравнения (3):

M(h,â)=-Ь (Кв)М4 (Л)(Л-а(Ь,в)) (4)

1576705

+ a(h,â)) . (5) WUz2

Составитель Б.Никаноров

Техред М.Моргентал Корректор А.Обручар

Редактор Н.Бобкова

Заказ 1837 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

С учетом выражений (4) и (5) окончательное выражение для управления получают в виде

U = b (h,cu)Wgg (Л)(— Л(аз-в) — a(h,в) в) +

+ь (h,â)w., (Л)(1 — чч..(Л)) э (h,â) вз.(6) После замены параметров а и Ь на их оценки а и 6, также замены переменных h u и на измеренные датчиками 1 и 2 величины, получают следующий закон управления, реализованный на структурной схеме (фиг. 2):

u = ь ччиэ (Л) (— Л(0з — 0в) — au©) +

+ b W.,(Ë) (1 — И(,.(Л)) а 1.4. (7)

Для реализации регулятора в соответствии с законом управления (7) необходимо соблюдение. следующих условий: к1 = из (Л) к2 = 1-ччиэ(Л) — 1 ччк($) = — Л; И4,(S) = N4(s) = 1, (8) а также условие быстродействия исполнительного элемента 14, превышающего быстродействие контура регулирования частоты вращения, что выполнимо для большинства случаев, встречающихся. на практике. При этом регулятор синтезирован с учетом реальной инерционности исполнительного элемента, где исполнительный элемент предполагался беэинерционным, Регулятор работает следующим образом.

При изменении режимов работы двигателя на выходе блока 4 режимов работы формируются сигналы оценок параметров двигателя а и 6. По указанным сигналам регулятор с помощью блока 7 и усилителей 8 и

9 вырабатывает на входе исполнительного элемента 14 сигнал управления, обеспечивающий желаемый характер переходного

5 процесса (отсутствие перерегулирования, монотонный переходный процесс, заданное время переходного процесса) при вариации параметров двигателя, обусловленных изменением режимных координат и усло10 вий внешней среды, и с учетом инерционности исполнительного элемента топливодозирующего органа.

Таким образом регулятор обеспечивает повышение точности регулирования как

15 на установившихся, так и на неустановившихся режимах работы, повышение надежности (за счет гарантированной устойчивости и отсутствия перерегулирования) и топливной экономичности (за счет

20 отсутствия перерегулирования и монотонного характера переходного процесса).

Формула изобретения

Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания по авт. св, М 1408095, 25 отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, он дополнительно снабжен двумя усилителями и блоком умножения, а сумматор выполнен с четырьмя входами, причем первый усили30 тель включен в линию связи первого блока умножения с входом исполнительного элемента топливодозирующего органа, вход второго усилителя соединен с источником задающего сигнала, а выход — с одним из

35 входов дополнительного блока умножения, другой вход которого соединен с вторым выходом блока режимов регулирования, а выход — с четвертым входом сумматора.