Робастне регулювання частоти обертання 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Робастне регулювання частоти обертання



Оптимальні по швидкодії і максимальному відхиленню уставки (задані значення сигналу , пропорційного відхиленню частоти, при яких здійснюються злами нелінійних характеристик в каналах регулятора частоти) перемикання структури залежать від параметрів двигуна, його початкового стану і величини накиду навантаження. При цьому перехідний процес близький до аперіодичного. Проте СЗС, в яких реалізуються алгоритми перемикання з програмною адаптацією, відповідною цим залежностям, тільки квазіоптимальні.

Перш за все, це обумовлено неточностями математичного опису процесів, що протікають в двигуні. Крім того, мають місце індивідуальні відмінності і неконтрольовані зміни параметрів двигуна в реальних умовах його експлуатації. Інша група причин неповної оптимальності пов'язана з труднощами реалізації оптимальних алгоритмів керування, головним чином, через співмірності уставок перемикання структури з рівнями високочастотних складових відхилення частоти обертання і їх похідних.

Використовування принципів адаптації для досягнення оптимальності регулювання частоти обертання утруднене недосконалістю необхідних технічних і програмних засобів визначення прискорення колінчастого валу, нечутливих до нерівномірності обертання, викликаної імпульсним характером моменту, що крутить, крутильними коливаннями, перекладанням зазорів і т.п., а також недостатньою швидкодією контурів адаптації.

Для МПСК частотою обертання більш доцільні робастниє системи, які можуть забезпечити оптимальну якість хоч би тільки в одному з можливих окремих випадків. У всій решті випадків (при змінах характеристик двигуна і зовнішніх дій) робастниє системи, що мають постійні параметри, Забезпечують якість регулювання нижче за оптимальний, але, проте, явно задовольняюче заданим вимогам.

Квазіоптимальність робастних МПСК виражається в спрощенні алгоритмів керуванняі неточності уставок перемикання структури.

Найбільший відступ від оптимальності – застосування постійних уставок перемикання структури. Уставки другого перемикання (з демпфуючо структури на лінійну) взагалі мало залежать від величин збурень і відхилень. Що ж до першого перемикання (з форсуючої структури на демпфуючу), то його уставки при робастному підході можна вибрати з умов повної оптимізації для найважчого у відпрацюванні або найвірогіднішого процесу. Як правило, це повні або достатньо великі накиди навантаження. При цьому процеси скидань навантаження або часткових накидів не будуть оптимізовані повністю, проте, інваріантні або достатньо близькі до інваріантності.

Випробування декількох варіантів оптимальних і квазіоптимальних робастних МПСК із змінною структурою підтвердили, що інваріантність досягається в набагато більшому діапазоні стрибкоподібних змін навантаження, ніж в будь–яких лінійних системах керування з жорсткою структурою. У робастних системах можна обмежитися уставками перемикання тільки по відхиленню частоти обертання і знаку похідної цього відхилення або навіть тільки по одному відхиленню, якщо в алгоритмі регулювання частоти обертання використовується дія по похідній.

Експериментально підтверджена можливість досягнення інваріантності до 0,3°/о в МПСК частотою обертання змінної структури при керуванні по відхиленню частоти обертання і зміні навантаження двигуна у всьому діапазоні зміни навантаження.

 

4.5.4. Якість усталених режимів регулювання частоти

У реальному сталому режимі регулювання частоти окрім статичної помилки, що є середнім за один або декілька обертів значенням, мають місце змінні складові помилки (нерівномірність частоти обертання), викликані високочастотними збуреннями або перешкодами. Вони створюються крутними коливаннями, недосконалістю передач, похибками давача, нестабільністю навантаження, а також перешкодами вимірника навантаження. Ці перешкоди мають порівняно малі амплітуди.

Мікропроцесорні регулятори і електронні паливні системи, що практично не містять елементів, запізнювання і інерція яких більше, ніж в тепловій і механічній ланках двигуна, розширюють смугу пропускання МПСК частотою обертання. Вона стає чутливішою до високочастотних обурень. У ній виникають високочастотні автоколивання, що створюють істотну сталу нерівномірність частоти обертання в межах одного обороту валу двигуна. Автоколивання ростуть і при введенні похідної в алгоритм регулювання.

Такі автоколивання приводять, зокрема, до сталої нерівномірності подач палива по циліндрах і відповідно нерівномірності розподілу навантаження по циліндрах, яка перевищує допустимі межі. Для їх усунення достатньо включення навіть лінійних стаціонарних фільтрів в структуру для усталеного режиму.

Але раціональніше використовування фільтруючих властивостей нелінійних елементів з постійними, а тим більше адаптивний керованими зонами нечутливості на вході диференціюючого каналу і достатньо низькою крутизною початкових ділянок характеристики нелінійного елементу в пропорційному каналі, як це показано на рис. 4.8.

Експериментальна перевірка на різних двигунах показала, що статична помилка при використовуванні описаних алгоритмів регулювання частоти обертання і структур мікроконтролерів може бути зроблена скільки завгодно малою. Практично вона не виходила за межі 0,007%.

Можливість оптимізації в СЗС параметрів пропорційно–інтегральних алгоритмів регулювання частоти обертання в усталених режимах без втрати якості перехідних процесів дозволила мінімізувати нестабільність частоти обертання. Можливість за тих же умов забезпечувати в структурах усталених режимів ефективну фільтрацію високочастотних збурень дозволила мінімізувати нерівномірність частоти обертання двигуна.

У сукупності цим забезпечені менші амплітуди коливань вихідних сигналів мікропроцесорних регуляторів частоти обертання, визначаючих відповідно і вищу рівномірність і стабільність циклових подач палива по циліндрах в сталих режимах. Це один із засобів зниження витрати палива в двигунах з МПСК.

Підвищення якості регулювання частоти обертання мікропроцесорними регуляторами в сталих режимах дозволяє також понизити мінімально–стійку частоту обертання двигунів на холостому ходу, що забезпечує істотне зниження середньо експлуатаційної витрати палива.

Забезпечення мінімальне стійкої частоти обертання при пуску. Зниження мінімально стійкої частоти обертання дозволяє закінчувати пуск двигуна на відповідно меншій частоті обертання. Це скорочує витрату енергії і тривалість пуску.

У мікроконтролері найпростіша реалізація оптимальних алгоритмів керування розгоном двигуна при пуску. Окрім алгоритмів оптимального регулювання частоти обертання в СЗС, в комплекс алгоритмів керування входять алгоритми програмного адаптивного керування параметрами уприскування палива і повітряного заряду у функції початкового стану поточних значень частоти обертання і тиску наддуву двигуна, що запускається. У тому числі випередженням, тиском, кількістю фаз, формою характеристики уприскування палива, обмеженням величини подачі палива, виключенням подачі палива за умов, не забезпечуючих його запалювання і ефективне згорання, фазами газорозподілу тощо.

МПСК розширює також можливості програмного перекладу в процесі пуску частини циліндрів двигуна в компресорний режим для прискорення зростання тиску наддуву і т.п.

Форсуюча структура забезпечує найефективніше використовування програмного (адаптивного) керування для прискорення процесу розгону двигуна, а демпфуюча дозволяє мінімізувати аж до повного виключення перерегулювання частоти обертання на завершальній стадії пуску.

На всіх випробуваних двигунах електронне керування забезпечує скорочення тривалості і підвищення надійності пуску. При цьому за рахунок скорочення тривалості, зменшення коливальної перехідного процесу і обмеження знизу і зверху циклових подач знижується витрата палива в процесі пуску двигуна.

Додаткове скорочення тривалості пуску досягається, наприклад, форсуючими циліндрами, прискорюючими створення тиску палива в акумуляторах.

Полегшення і прискорення пуску двигуна при мікропроцесорному керуванні дозволяє зменшити і здешевити джерела пускової енергії, додатково покращуючи економічні і массогабарітниє показники установки.

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2016-08-01; просмотров: 240; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.238.79.169 (0.37 с.)