Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде

 

ЬС6 . к>з:; ; ъо.тантьо,"=-ока@ би >дно. .:

Г ... е

«» 486138

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз COCclскнх

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 04.07.73 (21) 1 9381 95/24-6 с присоединением заявки М (51) М. Кл. Г 02d 37/00

G 01m 15/00

ГосУдаРстве»ный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР ло делам изобретений н открытий

Опубликовано 30.09.75. Бюллетень ¹ 36

Дата опубликования описания 09.01.76 (53) УД1; 621-531.6 (088.8) (72) Авторы изобретения

В. Е. Хайкис, И. С. Троп, В. H. Подзолкова, И.-У. В. Рискин, В. Я. Баранов и А. Е. Пронкевич (71) Заявитель Украинский государственный проектный институт «Тяжпромавтоматика» (54) СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛА ОБОРОТОВ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ

НА ИСПЪ1ТАТЕЛЪНОМ СТЕНДЕ

Изобретение относится к машиностроению, а именно к регулированию числа оборотов двигателя внутреннего сгорания, который установлен на испытательном стенде и не имеет штатного регулятора скорости вращения, например одноцилиндрового отсека транспортного дизеля.

Известен способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде с нагрузочным устройством в виде генератора тока и электромотора, цепи якорей которых соединены между собой, путем подачи сигналов по скорости и нагрузке на два исполнительных органа, воздействующих на топливодозирующий элемент.

Однако известный способ обладает недостаточным быстродействием и точностью регулирования. Это не позволяет использовать известный способ для регулирования двигателя внутреннего сгорания при его исследовании на нестациопарных режимах.

Цель изобретения — повышение быстродействия и точности регулирования.

Это достигается тем, что по предлагаемому способу на вход исполнительного органа оборотов подают сигнал отрицательной обратной связи по току возбуждения нагрузочного устройства, сигнал отрицательной обратной связи по числу оборотов, который предварительно изменяют по пропорционально-HHTel.paльному закону с постоянной времени, равной

i.lI .ктромсх;1пичсской постоянной времени, сигнал ol датчика положения топливодозирующего элемента. который предварительно изменяют по закон форсирующего звена с постоянной времени. равной сумме постоянных времени цепи якорей нагрузочного устройства и контура регулирования тока возбуждения нагрузочного устройства, а также сигнал дат10 IHK3 токов якорей, KOTOpbIII IpelBQpHTelbHO изменяют по нелинейному закону, обусловленному зоной нечувствительности нелинейного преобразователя, величину которой выбирают равной предо lbHQ допустимому значе15 нию тока якорей, а сигналом с выхода исполнительного органа скорости воздействуют на обмотку возбуждения нагрузочного устройства.

На чертеже приведена схема устройства, 20 реализующсl.о предлагаемый clloc00.

Двигатель 1 с топливодозирующим элем IIтом 2, связаннывм с исполнительным органом нагрузки 3 и датчиком положения Tollëèâîloзирующсго органа 4, соединен с нагрузочным

25 устройством 5 в виде генератора 6 и электродвигателя 7. Последний сочленен с асинхрот ным генератором 8.

Система регулирования содержит два конгура. Первый (внутрен пй) контур состоит из

30 исполнительного органа оборотов 9, обмотки

486138 возбуждения 10, электродвигателя 7 с датчиком тока возоуждения 11. Во второй (внешний) контур входят измеритель оборотов 12, суммирующее устройство 13, блок 14, обеспечивающий ПИ-закон регулирования.

Кроме того, в систему регулирования оборотов входят датчик 15 тока якорей нагрузочного устройства, преобразователь 16 и форсирующее звено 17.

Схема работает следующим образом.

Для изменения режима работы по величине нагрузки на исполнительный орган 3 подают управляющий сигнал. При этом происходит перемещение топливодозирующего органа 2 и изменение нагрузки пропорционально поступившему сигналу.

Изменение режима работы по числу оборотов осуществляют путем изменения величины задания (о,). При этом на выходе суммирующего устройства 13 второго (внешнего) контура появляется сигнал рассогласования (ЛЛ), равный разности заданного (а,) и действительного (U ) значений числа оборотов.

Сигнал рассогласования ЛЛ поступает на вход блока 14, обрабатывающего сигнал по

ПИ-закону регулирования. Выходной сигнал блока 14 является задающим для первого (внутреннего) контура, в котором осуществляется пропорциональный закон регулирования тока возбуждения обмотки 10 электродвигателя 7, причем коэффициент передачи исполнительного органа 9 выбирают таким, чтобы скомпенсировать инерционность обмотки возбуждения 10. Этим достигается оптимальная настройка внутреннего контура, обеспечивающая большое быстродействие внутреннего контура при малом перерегулировании. Оптимально настроенный внутренний контур имеет постоянную времени, которая является постоянной времени контура регулирования тока возбуждения.

Таким образом, при появлении сиг11ала рассогласования происходит изменение с большим быстродействием тока возбуждения (i,) обмотки 10, тока якорей нагрузо нного устройства и момента на валу генератора 6.

Изменение последнего приводит к соответствующему изменению числа оборотов, а следовательно, к уменьшению сигнала рассогласования ЛЛ.

В связи с тем, что во втором (внешнем) контуре блок 14 обеспечивает ПИ-закон регулирования, переходный процесс продолжается до тех пор, пока сигнал ЛЛ нс станет равным нулю. Этим обеспечивается необходимая точность регулирования.

Кроме того, посгоянную времени блока 14 выбирают равной электромеханической постоянной времени, обусловленной вращающимися массами двигателя 1 и генератора 6.

Указанные параметры блока 14 обеспечивают оптимальную настройку второго (внешнего) контура по быстродействию и точности регулирования.

Зо з5

С целью защиты нагрузочного устройства от перегрузок предусмотрена обратная связь по току якорей (i„), воздействие которой осуществляется следующим образом.

Сигнал от,датчика 15 тока якорей поступает на преобразователь 16, обеспечивающий нелинейный закон изменения сигнала, обусловленный зоной нечувствительности, которая выбирается равной предельно допустимому значению тока якорей (i,„,).

При 4(4 сигнал на выходе преобразоIlia вателя 16 практически равен нулю и воздействие по току якоря отсутствует.

При больших управляющих воздействиях значительно увеличиваются AZ, i, и i .

При i„)r,„сигнал на выходе преобразователя 16 не равен нулю и изменяется пропорционально изменению l„.

Коэффициент усиления пропорциональной части характеристики преобразователя 16 выбирается таким, чтобы его сигнал при i„)i1„ обеспечил прекращение дальнейшего увеличения i„.

Таким образом, при больших управляющих воздействиях, когда имеются значительные отличия действительных и заданных значений скорости вращения (величина ЛЛ большая), происходит увеличение тока якоря 4, а следовательно, и момента на валу генератора до предельно допустимой величины.

Под воздействием этого момента происходит максимально возможное изменение скорости вращения, что приводит к быстрому уменьшению значения dZ. При определенном значении hZ ток якорей нагрузочного устройства становится меньше предельно допустимого значения. Сигнал на выходе преобразователя 16 становится равным нулю, воздействие обратной связи по току якорей прекращается.

Для обеспечения инвариантности системы регулирования числа оборотов и нагрузки сигнал от датчика положения топливодозирующего органа 4 подают к форсирующему звену 17, а затем на вход исполнительного органа оборотов 9.

Постоянную времени форсирующего звена

17 выбирают равной сумме постоянных времени цепи якорей нагрузочного устройства и контура регулирования тока возбуждения нагрузочного устройства. Это позволяет при изменении положения топливодозирующего органа получить одновременное и равное изменение крутящего момента на валу двигателя

1 и момента сопротивления на валу генератора 6. Такое решение обеспечивает инвариантность регулирования числа оборотов и нагрузки, Таким образом, оптимизация внутреннего и внешнего контуров обеспечивает оптимизацию переходного процесса по быстродействию, перерегулированию и точности, что дает возможность исследовать двигатель на пестационарных режимах работы.

486138

Составитель В. Магнушевский

Техред T. Миронова

Корректор О. Тюрина

Редактор Е. Караулова

Заказ 3239/8 Изд. № 1841 Тираж 648 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, _#_-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр, Сапунова, 2

Предмет изобретения

Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде с нагрузочным устройством в виде генератора тока и электромотора, цепи якорей которых соединены между собой, путем подачи на два исполнительных органа управляющих сигналов по скорости и нагрузке, последний из которых воздействует на топливодозирующий элемент, отличающийся тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования, на вход другого исполнительного органа подают сигнал отрицательной обратной связи по току возбуждения нагрузочного устройства, сигнал отрицательной обратной связи по числу оборотов, который предварительно изменяют по пропорционально-интегральному закону с постоянной времени, равной электромеханической постоянной времени, сигнал от датчика положения топливодозирующего элемента, который предварительно изменяют по закону форсирующего звена с постоянной времени, равной сумме постоянных времени цепи якорей и контура регулирования тока возбуждения, а также сигнал датчика токов якорей, который

10 предварительно изменяют по нелинейному закону, обусловленному зоной нечувствительности нелинейного преобразователя, величину которой выбирают равной предельно допустимому значению тока якорей, а сигналом с вы15 хода исполнительного органа воздействуют на обмотку возбуждения пагрузочного устройства.