Лабораторная работа № 1 Исследование работы функциональных преобразователей

1. Цель лабораторной работы

Целью лабораторной работы является закрепление теоретических знаний о принципах работы функциональных преобразователей

2. Задачи лабораторной работы

К задачам лабораторной работы относятся:

1. Изучение назначения и принципа работы функционального преобразователя..

2. Исследование совместной работы базового и корректирующего функциональных преобразователей.

3. Построение трехмерной калибровочной диаграммы.

3. Краткие теоретические сведения

Функциональный преобразователь это устройство или программа, реализую­щие зависимость . Здесь у – выходная величина, х_i – входные ве­личины, – реализуемая зависимость.

Например, угол опережения зажигания (УОЗ) определяется как функция обо­ротов двигателя и нагрузки: УОЗ = f(обороты, нагрузка). Функциональное преоб­разование выполняется механическим устройством (центробежно-вакуумным ре­гулятором) или подпрограммой в современном электронном блоке управления (ЭБУ) двигателя.

Автомобильные системы управления – сложные устройства, в которых учитыва­ются значения многих параметров. Многопараметровые математические модели для большинства автомобильных систем управления не разрабатываются. В этих условиях зависимости, имеющиеся между входными и выходными параметрами, реализуемые в автомобильных системах управления, синтезируются на основе ин­женерного опыта, экспериментальных исследований, полезная информация пред­ставляется в виде многомерных калибровочных диаграмм.

На рис. 1, а показана трехмерная калибровочная диаграмма, реализуемая в ЭБУ автомобильного двигателя при определении УОЗ.

На рис. 1, б показана аналогичная зависимость, но дающая меньше инфор­мации, реализуемая центробежно-вакуумным автоматом. Такие калибровочные диаграммы называются трехмерными характеристиками зажигания (ТХЗ).

Для управления подачей топлива в ЭБУ современного автомобильного двига­теля используется около 50 различных трехмерных калибровочных диаграмм. Помимо ТХЗ применяются калибровочная диаграмма для определения значений коэффициента избытка воздуха, диаграммы с корректирующей информацией по напряжению бортовой сети, температуре двигателя, топлива, воздуха и т. д. Ведутся разработки по созданию трехмерных характеристик для управления фаза­ми газораспределения поршневого двигателя.

Рисунок 1 Трехмерная характериистика зажигания:

а – хранящаяся в память ЭСАУ; б – реализованная центробежным и вакуумным регуляторами

1. Краткие сведения о прикладном программном пакете VisSim

Программа Vissim, разработанная компанией Visual Solutions – мощное, удобное для пользователя, компактное и эффективное средство моделирования систем и их элементов. Программа позволяет, используя развитый графический интерфейс, легко строить, а затем и исследовать модели систем широкого диапазона сложности.

1.1. Назначение и состав системы VisSim

1.1.1. Назначение системы

Система VisSim предназначена для решения задач математического моделирования, относящихся к следующим классам:

• линейные системы;

• нелинейные системы;

• непрерывные во времени системы;

• дискретные во времени системы;

• системы с изменяемыми во времени параметрами;

• гибридные системы;

• многоцелевые и многокомпонентные системы;

• одновходовые и одновыходные (одномерные) системы SISO;

• многовходовые и многовыходовые (многомерные) системы MIMO;

• гибридные системы.

Система VisSim не имеет явной ориентации на какой-то класс моделирования. Это универсальная система, допускающая достаточно простое расширение и обеспечивающая легкую адаптацию под решение тех или иных конкретных задач пользователя. Тем не менее можно считать, что наиболее удобна данная система для решения задач в области автоматического регулирования и управления, а также при моделировании различных физических, химических, экономических и прочих явлений и систем.