Уважаемые председатель и члены Государственной Экзаменационной Комиссии.
Вашему вниманию предоставляется работа на тему: Регулятор частоты вращения ротора и температуры газа ГТД.
Целью данной работы является разработка цифрового ограничителя температуры, взаимодействующего через селектор с другими каналами САУ и обладающего необходимым качеством переходных процессов.
Существуют САР ГТД воздействующие на один регулирующий фактор – расход топлива в камере сгорания ГТД, содержащие измерители входных параметров, элементы сравнения и исполнительный механизм, причем сигнал с регулятора температуры газа непосредственно действует на настройку регулятора частоты вращения ротора ГТД. Недостатком такой схемы является уменьшение запасов устойчивости, уменьшение допустимых коэффициентов усиления в канале управления, ухудшение статической и динамической точности регуляторов при совместной работе каналов.
Для устранения отрицательного влияния взаимодействия регуляторов на характеристики САР с одним регулирующим фактором применяют системы, которые содержат селектор, позволяющий исключить зону совместной работы регуляторов и тем самым улучшить характеристики системы в целом.
На «1» приведена структурная схема регулятора с применением селектора.
Селекторы обеспечивают во всех условиях работы системы воздействие на регулирующий фактор только одного регулятора, включаемого в работу в зависимости от режима работы двигателя. В этом случае каждый из каналов управления работает автономно, и его параметры могут выбираться без учета взаимодействия с другими регуляторами.
Применение селекторов, устраняющих зону совместной работы, позволяет сохранить статическую точность и запасы устойчивости регулирования, свойственные автономным регуляторам параметров. Взаимодействие каналов управления при этом сохраняется на переходных режимах, характер которых зависит от программ регулирования, способов селектирования и динамических свойств регуляторов.
В данном случае применяется селектор минимума, т. е. все регулируемые параметры не должны превышать максимальных допустимых значений (ограничение сверху).
На «2» расписаны передаточные функции звеньев этой системы.
ГТД имеет различные динамические характеристики по выходным параметрам относительно расхода топлива, а именно: по частоте вращения ротора; по температуре газа за турбиной.
Существенным недостатком рассмотренной САР является низкая динамическая точность и заброс по температуре газа. Это можно объяснить следующим образом.
Порядок полинома А(p) на единицу меньше порядка полинома D(p), а порядок полинома B(p) равен порядку полинома D(p). Следовательно, как видно из передаточных функций Hn(p) и HT(p) газотурбинный двигатель является инерционным звеном по частоте вращения и практически безинерционным по температуре газа.
Для получения необходимого качества регулирования частоты вращения и температуры газа, регуляторы этих параметров должны иметь следующие передаточные функции: регулятора частоты вращения ротора: Wn(p), регулятора температуры газа: WТ(p).
Регулятор температуры газа является инерционным по отношению к регулятору частоты вращения ротора ГТД, поэтому селектор переключается с запаздыванием. В результате происходит заброс по температуре газа.
Устранение заброса по температуре газа в данной САР осуществляется путем коррекции задающего воздействия, поступающего на вход регулятора температуры, причем эта коррекция осуществляется только при работе САР в режиме регулирования частоты вращения, а в режиме регулирования температуры газа она выключается, не нарушая тем самым работу регулятора.
Передаточные функции корректирующих звеньев также приведены на «2».
С помощью таких корректирующих звеньев можно улучшить динамическую точность и устранить заброс по температуре газа за турбиной Т4*.
Моделирование переходных процессов происходящих в САР при подаче на вход единичного воздействия производится с помощью системы MatLAB.
«3» На первом графике можно увидеть переходной процесс для САР с селектором без дополнительных цепей коррекции. На графике красная линия соответствует каналу температуры, синяя линия–каналу частоты, а зелёная–переключение селектора. Так как регулятор температуры является инерционным по отношению к регулятору частоты вращения, то селектор переключается с запаздыванием, что приводит к забросу температуры газов.
На втором графике для повышения динамической точности сделаны необходимые изменения, учитывающие введение дополнительных корректирующих звеньев. Здесь обеспечивается более раннее селектирование и включение в работу канала температуры, ликвидируя заброс температуры газов.
На «4» представлена принципиальная схема цифрового регулятора. Для построения данной микропроцессорной системы используется комплект микросхем КР1821 и КР580.
Был разработан технологический процесс сборки, монтажа и функционального контроля печатной платы вычислителя.
На «5» и «6» приведены сборочный чертёж печатной платы и схема печатная. Данное изделие представляет собой двухстороннюю печатную плату в сборке, где на одной стороне размещены ЭРЭ, а проводящий рисунок размещен с двух сторон.
На «7» показана функциональная схема. По ней производится функциональный контроль. Цель контроля – проверить собранное изделие для установления соответствия изделия чертежам, техническим условиям и утвержденному образцу или эталону.
Функциональный контроль проводят в нормальных климатических условиях:
Контроль осуществляется в следующем порядке:
-
внешний осмотр блока и сравнение с контрольным образцом или чертежами, позволяющий определить готовность блока к функциональному контролю (на поверхности изделия не должно быть царапин, механических повреждений);
-
проверка входного напряжения источника питания с помощью универсального вольтметра с точностью 0,01%;
-
проверка частоты и формы сигнала с помощью осциллографа с точностью 5%;
На «8» представлена калькуляция стоимости изготовления и цены изделия.
Мой доклад окончен.
Неполная проработка вопросов помехозащищенности разработанного устройства.
В работе была поставлена задача рассмотреть работу регулятора в идеальных условияхс без учёта помех.