Устройство для моделирования систем регулирования газотурбинных двигателей
ОПИСАН ИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
2648I2
Соав Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства ¹
Кл. 42m<, 7/62
Заявлено 16,Х11.1968 (№ 1291456/18-24) с присоединением заявки ¹
МПК 6 06g
УДК 681.333(088.8) Приоритет
Опубликовано ОЗЛ11.1970. Бюллетень № 9
Дата опубликования описания 16.VI.1970
Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров
СССР
Автор изобретения
В. И. Штоль
Заявитель
УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ
РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИ ГАТЕЛЕЙ
Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.
Известно устройство для моделирования систем регулирования газотурбинных двигателей, содержащее электропривод постоянного тока с датчиком тока якоря генератора и тахогенератором, усилитель мощности, интегратор, нелинейный блок, блок формирования регулирующего воздействия по «отклонению», суммирующий блок, блок компенсации инерционности обмотки возбуждения генератора.
Известные устройства имеют значительную динамическую погрешность.
Предложенное устройство отличается тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности устройства, в нем выход интегратора соединен со входом нелинейного блока и входом блока формирования регулирующего воздействия по «отклонению», второй вход которого подключен к тахогенератору, а выходы нелинейного блока, блока формирования регулирующего воздействия по «отклонению», а также цепь входного сигнала интегратора и выход датчика тока якоря генератора подключены ко входам суммирующего блока.
Структурная схема установки представлена на чертеже.
Установка состоит из счетно-решающего устройства 1, включающего в себя электродную модель газотурбинного двигателя, интегратор 2 и систему управления электроприводом, куда входят: блок 8 формирования регулирующего воздействия по «отклонению», нелинейный блок 4, суммирующий блок 5 и блок компенсации б инерционности обмотки возбуждения генератора усилителя мощности
7 электропривода постоянного тока 8, содержащего генератор 9, двигатель 10, датчик то10 ка 11 якорной цепи, тахогенератор 12.
Сигнал управления U„, пропорциональный числу оборотов ротора моделируемого газотурбинного двигателя, с выхода интегриру ощего блока (интегратора) 2 поступает на
15 вход блока 8 формирования регулирующего воздействия по «отклонению». На второй вход этого же блока с выхода тахогенератора 12 поступает сигнал отрицательной обр атной связи U„, пропорциональный числу оборотов
20 юэ вала электропривода. Сигнал ЛЬ с выхода блока 3, равный в общем случае:
AU= К,(U„— U„)+-К, I(U„— U.,) й-10
25 (и Uns) з
dt
1 где Кь К, Кз — коэффициенты усиления, представляет собой регулирующее воздействие обычной системы с замкнутой цепью уп30 равления.
264812
Разомкнутая цепь управления, предназначенная для быстрого и полного воспроизведения управляющего сигнала <1„представляет собой цепь сигнала U;, полученного на входе интегрирующего блока 2 электронной модели и пропорционального угловому у.скорению ротора моделируемого газотурбинного двигателя.
Вторая цепь управления по разомкнутому циклу включает в себя нелинейный блок 4, вырабатывающий сигнал U<,» для компенсации момента сопротивления нагрузки при изменении числа оборотов привода, Если момент сопротивления нагрузки является функцией не только числа оборотов, но и других параметров, необходимо корректировать выход нелинейного блока по этим параметрам, т, е. применить нелинейный блок от нескольких переменных.
Сигналы ЛУ, U„, U<» поступают каждый на свой вход суммирующего блока 5. На вход этого же блока с выхода датчика тока 11 якорной цепи поступает также сигнал глубокой отрицательной обратной связи по току якоря У „генератора 9. Выходной сигнал
Uz c)>
1 a — К6 1-1 + К5 и + Кбv<ë»> где К6, Ки, К6 — коэффициенты усиления внутреннего замкнутого контура регулирования тока по соответствующим входам.
Блок компенсации б инерционности обмотки возбуждения генератора служит для улучшения динамики контура регулирования тока якорной цепи. Выходной сигнал этого блока U „ð связан со входным Uz соотношением:
dU,.
К Ь+ «) где Т,„— постоянная времени обмотки возбуждения генератора;
К вЂ” коэффициент усиления.
В результате внутренний контур регулирования тока можно сделать практически безынерционным.
Регулирование скорости вращения электропривода осуществляется путем изменения величины тока 1 в его якорной цепи.
Рассмотрим динамику системы регулирования скорости вращения с разомкнутыми цепями управления (в этом случае необходимо, чтобы AU= — О).
Уравнение движения вала двигателя электр опривода:
1 —" " =(0,97К,Ф)1, — М,(пэ), (1) 5 где 1 — суммарный момент инерции привода и нагрузки, приведенный к оси вращения; и, — число оборотов привода; (0,97К, Ф)— коэффициент, характеризующий магнитный поток двигателя; М, (пэ) — момент сопротивления на валу двигателя, зависящий от числа оборотов.
Учитывая, что
1а — К6 1„ + К6 1 (и) после подстановки (2) и (1) имеем:
1 " =(0,97К,Ф)К,U„+
20 + (0,97К,Ф) К6У (и) — Л, (пэ).
Пусть (0,97К,Ф) К,U„— Л, (пэ) = О. (4) Чтобы выполнить условие (4) требуется соответствующим образом подобрать нелинейную функцию U(n). Для этого необходимо предварительно разомкнуть систему по входам <1„и ЛУ„, снять зависимость установившегося значения числа оборотов привода
U„, от величины сигнала по входу U<.».
В нелинейный блок 4 закладывается характеристика, обратная снятой. В этом случае сигнал U(n) на выходе блока 4 представляет собой управляющее воздействие, компенсирующее момент сопротивления нагрузки о числу оборотов в установившемся режиме.
С учетом (4) уравнение (3) можно представить в виде:
40 и, (0 > 1K @) Kgj 1 (5)
dt ° и .г—
30 где ʄ— передаточный коэффициент интегрирующего блока электронной модели газотурбинного двигателя, Таким образом, из выражений (5) и (6) очевидно, что система с разомкнутыми цепями управления обеспечивает пропорциональность углового ускорения и числа оборотов вала привода угловому ускорению и числу оборотов ротора моделируемого газотурбинного двигателя.
В действительности соотношения (5) и (6) выполняются с некоторым приближением, так как не учитывается реакция якоря двигателя на переходных режимах и условие (4) выполняется приближенно.
Для устранения возникшей в результате этого погрешности по числу оборотов и слу<>5 жит система с замкнутой цепью управления, 1 (0,97К,Ф) К, » U „(0,97К Ф) 1
45 пэ: и
) = — и> )
/в о и
30 30
264812
П р е д м е т,и з о б р е т е н и я! ! !
Составитель Е. Е, Тимохина
Редактор Б. С. Нанкина Техред 3. H. Тараненко Корректор С. А. Кузовенкова
3 а к аз 1504/4 Тираж 500 Подписное
ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва )К-35, Раушская наб., д. 4 5
Типография, пр. Сапунова, 2 которая вырабатывает дополнительное регулирующее воздействие Л U, ликвидируя тем самым ошибку по числу оборотов системы с разомкнутыми цепями управления. Динамическая погрешность замкнутой системы является уже погрешностью от погрешности системы с разомкнутыми цепями управления.
Поэтому общая погрешность всей установки может быть сделана весьма малой, Устройство для моделирования систем регулирования газотурбинных двигателей, содержащее электропривод постоянного тока с датчиком тока якоря генератора и тахогенератором, усилитель мощности, интегратор, нелинейный блок, блок формирования регулирующего воздействия по «отклонению», суммирующий блок, блок компенсации инерционности
5 обмотки возбуждения генератора, отличати ееся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности устройства, в нем выход интегратора соединен со входом нелинейного блока и входом блока формирования регулиlO рующего воздействия по «отклонению», второй вход которого подключен к тахогенератору, а выходы нелинейного блока, блока формирования регулирующего воздействия по «отклонению», а также цепь входного сигнала интегра15 тора и выход датчика тока якоря генератора подключены ко входам суммирующего блока.
