Скачиваний:
33
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
2.56 Mб
Скачать

1.1.3 Устойчивость регулирования в зоне совместной работы регуляторов

Влияние взаимодействия контуров регулирования в зоне их совместной работы на устойчивость регулирования рассмотрим для одного из режимов полета при работе двигателя на максимальном режиме на примере CAP с гидромеханическим регулятором частоты вращения и электронным регулятором одного из наиболее важных параметров—температуры газа, в случае, когда регулирующим фактором является расход топлива в основную камеру сгорания ТРДД.

Будем рассматривать регулятор частоты вращения nк ротора высокого давления, выполненный в соответствии со схемой, показанной на рис.1.2.

p(Tиp+1)xGтр=–knк(Tрp+1)xnк. (1.6)

Границы областей устойчивости контура регулирования параметра показаны на рис.1.6.

Рис.1.6 – Границы устойчивости контура регулирования частоты вращения.

Устойчивость системы в зоне совместной работы регуляторов оценим для нескольких способов согласования регуляторов частоты вращения и температуры газа ТГ, являющихся разными вариантами выполнения схем, показанных на рис. 1.1.

Исследуем схемы систем, в которых регулятор температуры, статический до согласующего устройства, воздействует:

–параллельно с регулятором частоты вращения nк (вариант схемы а на рис. 1.1) на величину давления в маятниковой полости;

–на настройку регулятора частоты вращения nк через статический исполнительный механизм;

–непосредственно на астатический исполнительный механизм, управляющий устройством для дозирования топлива (как регулятор приемистости в схеме на рис. 1.2).

В двух первых схемах регулятор температуры связан с дозирующим устройством через статическую приставку регулятора частоты вращения.

Структурные схемы перечисленных систем даны на рис. 1.7.

Рис.1.7 – Структурные схемы CAP при совместной работе регуляторов частоты вращения и температуры газа:

ИТ, ИП – измерители параметров ТТ и n;

УП – усилитель-преобразователь;

ИМТ – исполнительный механизм регулятора температуры газа;

СП – статическая приставка в регуляторе частоты вращения;

ИУ – исполнительное устройство;

Д –двигатель.

Здесь схема а относится к первым двум способам согласования регуляторов, что справедливо в предположении безынерционности измерителя частоты вращения и процессов в маятниковой полости, показанной на схемах в виде элемента сравнения. Третьему способу согласования соответствует схема б.

Уравнения систем регулирования при совместной работе регуляторов могут быть представлены следующим образом.

Для схемы а на рис. 1.7:

ИТp+1)·xUТ=xТТ;

Эp+1)·xnТ = kTxUТ;

(1.7)

xnкТ=knкxnк+ xnТ; |xnкТ|<1;

pИp+1xGТр= –(ТРs+1xnкт.

Тит—постоянная времени, характеризующая инерционность измерителя температуры газа;

kТ — суммарный коэффициент усиления регулятора температуры ТТ*;

knк— суммарный коэффициент усиления регулятора частоты вращения nк.

Для схемы б на рис. 1.7:

ИТp+1)·xUТ=xТТ;

pxGT1=–kTxUТ;

(1.8)

pиp+1)·xGТ2=–knкРp+1)·xnк;

xGТр=xGТ1+xGТ2.

Постоянная времени Т3 в уравнении исполнительного механизма регулятора температуры может быть достаточно большой, например, при изменении настройки регулятора частоты вращения с помощью гидрозамедлителя в гидромеханических системах.

В случае автономной работы регулятора температуры в системе, выполненной по схеме а, чему соответствует условие xnКТ=xnТ, он является астатическим с воздействием по производной. Области устойчивости такого регулятора определяются границами, показанными на рис. 1.8. Можно отметить характерную особенность системы регулирования температуры газа, состоящую в расширении области устойчивости при увеличении инерционности измерителя температуры. Так, например, при Тр=0,5 с увеличение ТИТ от 0,1 с до 2 с приводит к увеличению критического значения коэффициента kТ от 8 с-1 до 195 с-1, т. е. примерно, в 25 раз. Максимальная крутизна границы устойчивости в рассматриваемом диапазоне изменения параметров соответствует Тр=0,3 с. Это объясняется видом границ устойчивости в координатах Тр; kТ (рис. 1.8, б), где кривые имеют максимум, величина которого возрастает при увеличении ТИТ.

Автономно работающий регулятор температуры в системе, выполненной по схеме б на рис. 1.7, чему, соответствует условие xGТр=xGТ1, также является астатическим, но не содержит в управляющем сигнале воздействия по производной. Граница устойчивости такой системы показана на рис. 1.8, а штрих-пунктирной линией. Как видно, изменение ТИТ при отсутствии сигнала управления по производной слабее влияет на критическое значение коэффициента kТ, хотя и здесь увеличение ТИТ от 0,1 до 4 с сопровождается увеличением kТкр в 2 раза.

Рис. 1.8 – Области устойчивости регулятора температуры газа.

Перейдем к рассмотрению устойчивости регулирования при совместной работе регулятора. Для системы, выполненной в соответствии со схемой а на рис. 1.7, границы областей устойчивости показаны на рис. 1.9. В случае безынерционного исполнительного механизма регулятора температуры (Тз=0) взаимодействие регуляторов в зоне совместной работы вызывает уменьшение запасов устойчивости в обоих каналах регулирования. Введение инерционности в исполнительный механизм регулятора температуры приводит к тому, что при определенных параметрах регулятора частоты вращения область устойчивости канала регулирования температуры ТТ* расширяется, причем тем значительнее, чем больше величина Т3. Этот эффект ослабляется; при малой инерционности измерителя температуры. Во всех случаях взаимодействие приводит к уменьшению критических значений коэффициента усиления knк в канале регулирования параметра nк.

Области устойчивости системы, выполненной по схеме б на рис. 1.7, приведены на рис. 1.10. Видно, что при малой инерционности канала регулирования температуры (ТИТ=0,1 с) запасы устойчивости обоих контуров в зоне совместной работы меньше, чем при их автономной работе.

Таким образом, совместная работа регуляторов, воздействующих на один регулирующий фактор, изменяет характеристики устойчивости системы, может приводить к уменьшению запасов устойчивости, снижению допустимых коэффициентов усиления в каналах управления и ухудшению динамической точности регулирования.

Рис. 1.9 – Границы областей устойчивости при совместной работе регуляторов (для схемы а).

Рис. 1.10 – Границы областей устойчивости при совместной работе регуляторов (для схемы б)

Соседние файлы в папке сам диплом