Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

(51)5 Р 02 О 41/14 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯРИ ГКНТ СССР П мОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1408095, кл, Р 02 О 41/14, 1986.(54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ(57) Изобретение позволяет повысить точность регулирования частоты вращения. Регулятор содержит датчик 1 частотывращения, датчик 2 перемещения исполнительного элемента 14 топливодозирующего органа, блок 3 идентификации, блок 4 режимов регулирования, три блока 5-7 умножения, два усилителя 8 и 9, измеритель 11 рассогласования, корректирующее устройство 12 и сумматор 13, Регулятор работает с использованием принципа модального управления. При изменении рабочих режимов ф двигателя блок 3 идентификации и блок 4 режимов регулирования по сигналам с датчиков 1 и 2 вырабатывают сигналы оценок параметров двигателя, с помощью которых регулятор осуществляет поддержание жела. емых показателей качества системы регулирования. Отсутствие перерегулирования и монотонный характер переходного процесса обеспечивают повышение надежности и топливной экономичности двигателя в широком диапазоне его рабочих режимов. 2 ил.Изобретение относится к области дви,. гателестроения, в частности к электриче ским системам автоматическогорегулирования частоты вращения двигателей, и является усовершенствованием известного регулятора по авт. св, В 1408095;Целью изобретения является повышение точности регулирования частоты вращения при изменении режимов работыдвигателя в широких пределах.На фиг. 1 представлена функциональная схема регулятора; на фиг, 2 - его структурная схема,Регулятор частоты вращения содержитдатчик 1 частоты вращения, датчик 2 перемещения топливодоэирующего органа,блок 3 идентификации параметров двигателя с двумя входами и тремя выходами, блок4 режимов регулирования с тремя входами.,и двумя выходами, три блока умножения(первый 5, второй 6 и дополнительный 7),два усилителя 8 и 9, источник 10 задающегосигнала, измеритель 11 рассогласования,корректирующее устройство 12, сумматор13 с тремя входами и исполнительный элемент 14 топливодозирующего органа двигателя 15,Датчики 1 и 2 подключены к двигателю15. Выходы датчиков 1. и 2 подключены порознь квходам блока 3 идентификации, выходы которого соединены ссоответствующими входами блока 4 режимов регулирования. Выходы последнегоподключены к следующим элементам: первый - к первому входу блока 5 умножения,а второй - к первым входам блоков 6 и 7, умножения, Второй вход блока бумножениясоединен с выходом датчика 1 частоты вращения и вычитающим входом измерителя11 рассогласования, который своим суммирующим входом соединен. с источником 10задающего сигнала и входом усилителя 9, авыходом - с входом корректирующего устройства 12. Вычитающий вход сумматора 13соединен с выходом блока 6 умножения,один суммирующий вход - с выходом корректирующего устройства 12, а другой свыходом блока 7 умножения. Выход усилителя 9 соединен с вторым входом блока 7умножения, а выход сумматора 13 - с вторым входом блока 5 умножения, Выход последнего соединен с входом усилителя 8,выход которого подключен к входу исполнительного элемента 14 топливодозирующегооргана двигателя.Кроме того, использованы следующиеобозначения (фиг. 2): Оз - выходной задающий сигнал источника 10, К 1 и К 2 - коэффициенты усиления усилителей 8 и 9соответственно; Юиэ(Я) - передаточная функция исполнительного элемента 14 топливодозирующего органа; Ь - перемещение топливодозирующего органа; в - частота вращения двигателя; а, Ь - параметры двигателя; Ю(Я) - передаточная функция корректирующего устройства 12; МЬ(Я) передаточная функция датчика 2 перемещения топливодозирующего органа; Юlв (Б) - передаточная функция датчика 1 частоты вращения; Оь - выходной сигнал датчика 2 перемещения топливодозирующего органа; Оа- выходной сигнал датчика 1 частоты вращения; О - управляющий сигнал; Ь/(3-а) - передаточная функция двигателя (где а и Ь - нелинейные многочлены от Ь и а); ла и Ь - оценки параметров двигателя,5 10 15 Предлагаемый регулятор частоты вращения работает по принципу модального управления, В соответствии с данным прин 20 Коэффициент 6(Ь,в) выбирается исходя из необходимого в статике равенства м =о6(Ь,в) = -ь (Ь,в)а(Л)(Л - а(Ь,в)+ ципом для системы регулирования частотывращения, включающей двигатель и регулятор, описываемой выражениями:в= а.(ь,щ)а+ Ь(Ь,в )Ь; (1)Ь=И/иэ(Я) О,синтезируется управлениеО=- Ы(Ь, щ) в+6 (Ь,в) а, (2)стабилизирующее положение доминирующего корня системы. Показатели качестварассматриваемой системы регулирования,такие как время переходного процесса, величина перерегулирования, время нарастания переходного процесса, полосапропускания системы, точность отработкизадающего воздействия, в основном определяются положением доминирующего корня; т,е. корня, расположенного достаточноблизко к мнимой оси комплексной плоско 40 сти корней. Стабилизация доминирующегокорня придает системе свойство модальнойинвариантности, т,е. позволяет обеспечитьжелаемое качество регулирования неизменным во всем диапазоне рабочих режимов.Характеристическое уравнение системы имеет видЩ - 1(Л) + Ы(Ьдф - а(Ьо) Ь (й,а) = О, (3)где Л - стабилизируемый доминирующий50 действительный корень,Коэффициент Ы(п,в) определяется изхарактеристического уравнения (3):Мф,в) =-Ь (Ь,в)аиэ ЯЛ-а(й,в)1 (4)+ а(Ь,в) ) (5) Составитель Б.НиканоровТехред М. Моргентал Корректор А.Обручар Редактор Н.Бобков Тираж 441 Подписноественного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Заказ 1837 ВНИИПИ Гасу роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гага С учетом выражений (4) и (5) окончательное выражение для управления получают в видеО = Ь (й,в)вил (Л)( - Л(са-в) - а(Ь,щ) в + +Ь (Ь,в)а., (Лф - ЧЧ(Л) э (Ь,в) аз.(8) После замены параметров а и Ь на их оценки а и 6, также замены переменных и и и на измеренные датчиками 1 и 2 величины, получают следующий закон управления, реализованный на структурной схеме (фиг. 2):О = Ь Ъиэ (Л)- Л(Оз - Ов) - а Оа + + Ь в,(Л) (1 - УЧ,.(Л) а Ъ (7)Для реализации регулятора в соответствии с законом управления (7) необходимо соблюдение. следующих условий:К 1 - /Чиэ (Л); К 2 = 1 фиэ(Л)- 1ччк(3) = - Л; И 4 (Я) = МЬ(я) = 1 (8) а также условие быстродействия исполнительного элемента 14, превышающего быстродействие контура регулирования частоты вращения, что выполнимо для большинства случаев, встречающихся. на практике. При этом регулятор синтезирован с учетом реальной инерционности исполнительного элемента, где исполнительный элемент предполагался беэинерционным,Регулятор работает следующим образом.При изменении режимов работы двигателя на выходе блока 4 режимов работы формируются сигналы оценок параметров двигателя а и Ь. По указанным сигналам регулятор с помощью блока 7 и усилителей 8 и 9 вырабатывает на входе исполнительного элемента 14 сигнал управления, обеспечивающий желаемый характер переходного 5 процесса (отсутствие перерегулирования,монотонный переходный процесс, заданное время переходного процесса) при вариации параметров двигателя, обусловленных изменением режимных координат и усло вий внешней среды, и с учетом инерционности исполнительного элемента топливодозирующего органа.Таким образом регулятор обеспечивает повышение точности регулирования как 15 на установившихся, так и на неустановив-.шихся режимах работы, повышение надежности (за счет гарантированной устойчивости и отсутствия перерегулирования) и топливной экономичности (за счет 20 отсутствия перерегулирования и монотонного характера переходного процесса).Формула изобретения Регулятор частоты вращения двигателявнутреннего сгорания по авт, св, М 1408095, 25 о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности регулирования, он дополнительно снабжен двумя усилителями и блоком умножения, а сумматор выполнен с четырьмя входами, причем первый усили тель включен в линию связи первого блокаумножения с входом исполнительного элемента топливодозирующего органа, вход второго усилителя соединен с источником задающего сигнала, а выход - с одним из 35 входов дополнительного блока умножения,другой вход которого соединен с вторым выходом блока режимов регулирования, а выход - с четвертым входом сумматора,