Устройство для моделирования систем регулирования газотурбинных двигателей

О П И С А Н И Е 26482ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Соав Советских Социалистических РеспубликЗависимое от авт. свидетельстваКл. 42 тп, 7/62 Заявлено 16,Х 11.1968 ( 1291456/18-24 с присоединением зая 1 ПК 6 06 д иоритет Комитет ло аелам вобретвннй и открытий ори Совете Министров СССРУДК 681.333(088,8 Опубликовано 03.111.1 Бюллетень9сания 16.И.1970 опубликованиялцг Авторизобретени В. И, Штоль Заявител УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИ ГАТЕЛЕЙиз) + К 2.- лаэ) ф +0( и алоэ)зоэффициенты усиления,ой регулирующее воздейстемы с замкнутой цепью ут К Р. где Кь предста вие обь 0 равлени К вляет сочной сия. четно-решающего в себя электродИзобретение 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 сустройства 1, включающего ную модель газотурбинного двигателя, интегратор 2 и систему управления электроприводом, куда входят: блок 3 формирования регулирующего воздействия по отклонению, 5 нелинейный блок 4, суммирующий блок 5 иблок компенсации б инерционности обмотки возбуждения генератора усилителя мощности 7 электропривода постоянного тока 8, содержащего генератор 9, двигатель 10, датчик то ка 11 якорной цепи, тахогенератор 12.Сигнал управления У, пропорциональныйчислу оборотов ротора моделируемого газотурбинного двигателя, с выхода интегриру:ощего блока (интегратора) 2 поступает на 15 вход блока 3 формирования регулирующеговоздействия по отклонению. На второй вход этого же блока с выхода тахогенератора 12 поступает сигнал отрицательной обр атной связи У, пропорциональный числу оборотов 20 юэ вала электропривода. Сигнал ЛЬ с выхода блока 3, равный в общем случае:3Разомкнутая цепь управления, предназначенная для быстрого и полного воспроизведения управляющего сигнала (1 и представляет собой цепь сигнала У;, 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 (1 и 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 ЛК (1 и Ци поступают каждый на свой вход суммирующего блока б, На вход этого же блока с выхода датчика тока 11 якорной цепи поступает также сигнал глубокой отрицательной обратной связи по току якоря Угенератора 9. Выходной сигнал У суммирующего блока подается на вход блока компенсации б инерционности обмотки возбуждения генератора, а с его выхода - на вход усилителя мощности 7, питающего обмотку возбуждения генератора 9, Благодаря глубокой отрицательной ооратной связи по току якоря генератора ток в якорной цепи электропривода мало зависит от скорости вращения электропривода и его величина поддерживается равной значению:1, = КМ 1+К 51 и+ Кб (игде К К, Кв - 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 У,ир связан со входным (1 соотношением:НУ,.жуир=Кг Л + 7 вг(ж (где Т, - постоянная времени обмотки возбуждения генератора;Кг - коэффициент усиления.В результате внутренний контур регулирования тока можно сделать практически безынерционным,Регулирование скорости вращения электро- привода 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 Л(1=-0).Уравнение движения вала двигателя электропривода:1 - " " = (097 К,Ф) 1 - М, (пэ), (1) 5где 1 - суммарный момент инерции привода и нагрузки, приведенный к оси вращения; и, - число оборотов привода; (097 К, Ф) - коэффициент, характеризующий магнитный 1 О поток двигателя; М, (пэ) - момент сопротивления на валу двигателя, зависящий от числа оборотов,Учитывая, что1 а - КР + КО 1 (и)после подстановки (2) и (1) имеем:1" =(0,97 К,Ф)КР,+ 20 + (0,97 К,Ф) КвИ (и) - Лс (пэ)Пусть(4) Чтобы выполнить условие (4) требуетсясоответствующим образом подобрать нелинейную функцию У(п). Для этого необходимо предварительно разомкнуть систему по входам (1 и ЬУ, снять зависимость установившегося значения числа оборотов привода У, от величины сигнала по входу (1(и.В нелинейный блок 4 закладывается характеристика, обратная снятой. В этом случае сигнал (1(п) на выходе блока 4 представляет собой управляющее воздействие, компенсирующее момент сопротивления нагрузки по числу оборотов в установившемся режиме.С учетом (4) уравнение (3) можно представить в виде:40 Хи (О97 Кеф) Кг у, (5)И,)и30 30 где 1( - передаточный коэффициент интегрирующего блока электронной модели газо 50 турбинного двигателя,Таким образом, из выражений (5) и (6) очевидно, что система с разомкнутыми цепямиуправления обеспечивает пропорциональность углового ускорения и числа оборотов55 вала привода угловому ускорению и числу оборотов ротора моделируемого газотурбинногодвигателя.В действительности соотношения (5) и (6)выполняются с некоторым приближением, так60 как не учитывается реакция якоря двигателяна переходных режимах и условие (4) выпол.няется приближенно,Для устранения возникшей в результатеэтого погрешности по числу оборотов и слу 65 жит система с замкнутой цепью управления,264812 П р е д м е т,и 3 о б р е т е н и я Составитель Е. Е, ТимохинаС. Нанкина Техред 3. Н. Тараненко Корректор С. А. Кузовенкова 3 а к аз 1504/4 Тираж 500ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий прМосква Ж, Раушская наб., д. 4 Подписноеовете Министров СССР ия пр Сапунов Тип которая вырабатывает дополнительное регулирующее воздействие Л К 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, отличатиееся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности устройства, в нем выход интегратора соединен со входом нелинейного блока и входом блока формирования регули рующего воздействия по отклонению, второйвход которого подключен к тахогенератору, а выходы нелинейного блока, блока формирования регулирующего воздействия по отклонению, а также цепь входного сигнала интегра тора и выход датчика тока якоря генератораподключены ко входам суммирующего блока.