27.Исполнительные механизмы систем регулирования двс

В системах автоматизации работы двигателей исполь­зуются двухпозиционные и многопозиционные исполнительные устройства.

Двухпозиционные имеют два рабочих положения, одно из которых соответствует команде «Включено», другое — «Выклю­чено». К числу таких исполнительных устройств относятся раз­личные клапаны, имеющие электрический, пневматический или гидравлический привод (например, пусковые клапаны при воз­душном пуске, клапаны слива жидкости, прохода жидкости и т. д.). Двухпозиционными являются также контакторы при стартерном пуске и различные стоп-устройства, входящие в под­системы автоматизированной защиты.

В пневматическом трехпозиционном исполнительном устрой­стве (рис. 14.8) в зависимости от положения крана 1 каждый из поршней 2 занимает верхнее или нижнее положение, определя­ющее значение выходной координаты — положение штока 3 (в положении «а» подняты оба "поршня, в положении «б» — пра­вый опущен, левый поднят, в положении «в» — наоборот).

Многопозиционные исполнительные устройства используются для управления частотой вращения коленчатого вала.

Пневматические и гидравлические исполнительные устрой­ства имеют достаточно простую конструкцию и при ограниченных габаритных размерах развивают большие перестановочные усилия. Электрические исполнительные устройства более удобны при электрической системе связи между элементами.

28. Статическая ошибка в сар с пропорциональным управлением.

Качество работы системы регулирования оценивается величиной ошибки, которая равна разности между требуемым и действительным значением регулируемых величин.

x(t) – ошибка, y(t) – действительное значение, g(t) – эталонное значение, f(t) – возмущение.

Пропорциональный регулятор описывается дифференциальным уравнением второго

порядка: (T_β ²p²+ T_Kβ p+δ_β)β=ρ

в котором

- приведенные массы мембраны, штоков, клапана и т.д.; — фактор торможения; z₀— предварительная деформация пружины; E₀ - усилие предварительной деформации пружины.

Рассматриваемый регулятор обес­печивает пропорциональный закон регулирования: .

Подобный регулятор всегда будет обеспечивать принципиаль­но неустранимую статическую ошибку, обусловленную тем, что, по закону регулирования , площадь сечения перепускного клапана β и избыточное давление ρ связаны функциональной зависи­мостью. То есть для того, чтобы изменилась величина ρ необходимо изменение давления во впуск ном коллекторе, что в ряде случаев недопустимо.

Чем больше коэффициент пропорциональности между входным и выходным сигналом (коэффициент усиления), тем меньше статическая ошибка, однако при слишком большом коэффициенте усиления могут начаться автоколебания, а при дальнейшем увеличении коэффициента система может потерять устойчивость.

29. Фундаментальные принципы управления. Примеры.

1. разомкнутое управление – при разомкнутом управлении алгоритм работы системы построен без учета возмущений, действующих на систему, без знания действительного значения регулируемой величины, а лишь с учетом необходимой программы регулирования.

Возмущением является любой фактор (любой физ. природы), который вызывает отклонение регулируемой величины от эталонного значения

Первое основное возмущение – это изменение частоты вращения вала двигателя, от него зависит время, отводимое на процесс сгорания.

Второе возмущение – изменение нагрузки на двигатель (изменение расхода воздуха за цикл или изменение наполнения двигателя) – этот фактор изменяет скорость горения рабочей смеси.

К возмущениям также относятся изменение тех. состояния двигателя (износ привода, системы зажигания, появление зазоров, люфтов, изменение влажности воздуха, изменение температуры охлаждающей жидкости, изменение марки топлива)

ДПВ – датчик поворота вала, Ус - усилитель, К – коммутатор, КЗ – катушка зажигания, n – частота вращения вала,φ_др – угол открытия дросселя, f_i(t) – возмущение.

Область применения этого принципа в том, что если требования к качеству регулирования объекта невысокие, если возмущение, действующее на объект не вызывает существенного ухудшения его показателей, и если система сама по себе достаточно хорошо противостоит этим возмущениям.

2. Принцип управления по возмущениям, или принцип компенсации предполагает построение алгоритма работы системы без знания действительного значения регулируемой величины, но с учетом программы регулирования и нескольких наиболее существенных возмущений

ДПВ – датчик поворота вала, φ_КВ – угол пкв, Рвп – давление на впуске (за дросселем), ДЧВ – датчик частоты вращения, БУ – блок управления, ДРвп – датчик давления.

Этот принцип управления применяется, когда требования к качеству регулирования не выполняются разомкнутой системой, когда возмущения, которые нужно учитывать, поддаются измерению.

3. Принцип обратной связи или замкнутого управления. Алгоритм системы регулирования строится с учетом программы регулирования, с учетом действительного значения регулируемой величины и без учета действующих возмущений.

ДРz – датчик положения максимума Рz, у(t) – действительное значение регулируемой величины, g(t) – эталонное (задающее) воздействие, х(t) – ошибка регулирования.

Недостатком системы с обратной связью является необходимость отклонения регулируемой величины от эталонного значения. Область применения: в тех случаях, когда регулируемую величину можно измерить, требования к качеству регулирования достаточно высоки, когда велико число возмущений, действующих на систему, и часть из них поддается измерению.

4. Под комбинированным управлением понимается такой метод построения замкнутых автоматических систем, когда, наряду с управлением по отклонению или ошибке, использует­ся управление по задающему или возмущающему воздействию. Таким образом, в системе комбиниро­ванного управления осуществляется управление по замкнутому и разомкнутому циклам.

При таком подходе повышения точности знаменатель для выражения регулируемой величины не изменяется сохраняется величина запаса устойчивости и показатели переходного процесса (быстродействие, его вид, величина заброса)

Т.е. при проектировании корректирующего звена приходится водить (или реализовывать) величины

Как правило, в полном объеме это сделать не удается, поэтому речь идет о частичной инвариантности и независимости от возмущающей. Кроме того возмущение не всегда возможно измерить.