Способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде

( 486138 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУГосударственный к Совета Министров мите 53) УДК 621-531.6(088.8) ло делам нзоб ни ткрытнй(72) Авторы изобретения В. Е. Хайкис, И, С. Троп, В. Н, Подзолкова, И,-У. ВВ, Я. Баранов и А, Е. Пронкевичаинский государственный проектный институт Тяжпромавтоматика 71) Заявитель СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧИСЛА ОБ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИ НА ИСПЪ 1 ТАТЕЛЪНОМ СТЕНДЕ Т Изобретение относится к машиностроению, а именно к регулированию числа оборогов двигателя внутреннего сгорания, который установлен на испытательном стенде и не имеет штатного регулятора скорости вращения, цапример одцоцилицдрового отсека транспортного дизеля.Известен способ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде с нагрузочным устройством в виде генератора тока и электромотора, цепи якорей которых соединены между собой, путем подачи сигналов по скорости и нагрузке ца два исполнительных органа, воздействующих на топливодозирующий элемент.Однако известный способ обладает недостаточным быстродействием и точностью регулирования. Это не позволяет использовать известный способ для регулирования двигателя внутреннего сгорания при его исследовании на цестациоцарных рекивах.Цель изобретения - повышение быстр ствия и точности регулирования,Это достигается тем, что по предлагаемоз способу на вход исполнительного органа оборотов подают сигнал отрицательной обратной связи по току возбуждения нагрузочного устройства, сигнал отрицательной обратной связи по числу оборотов, который предварительно изменяот по пропорционально-ицтегральному закону с постоянной времени, равной электромеханической постоянной времени, сигнал от датчика положения топливодозирующего элемента, который предварительно из меняют по закон форсирующего звена с постоянной цремецц. равной сумме постоянных времени цепи якорей нагрузочного устройства и контура регулирования тока возбуждения цагрузочцого устройства, а также сигнал дат-О Ика тоов якореЙ, ко 1 орый предварительноизменяют по нелинейному закону, ооусловленному зоной нечувствительности нелинейного преобразователя, величину которой выбираот равной предельно допустимому значе цию тока якорей, а сигналом с выхода исполнительного органа скорости воздействуют на обмотку возбуждения нагрузочного устройства.На чертеже приведена схема устройства, 2 о реализующего предлагаемый спосоо.Двигатель 1 с топливодозирующим элементом 2, связаццыв с исполнительным органом нагрузки 3 и датчиком положения топливодозирующего органа 4, соединен с нагрузочным 25 устройством 5 в виде генератора 6 и электродвигателя 7. Последний сочленен с асицхроццым генератором 8.Система регулирования содержит два коцгра. Первый (вцгтренццй) контур состоит из зо исполнительного органа оборотов 9, обмоткивозбуждения 10, электродвигателя 7 с датчиком тока возоуждения 11. Во второй (внешний) контур входят измеритель оборотов 12, суммирующее устройство 13, блок 14, обеспечивающий ПИ-закон регулирования.Кроме того, в систему регулирования оборотов входят датчик 15 тока якорей нагрузочного устройства, преобразователь 16 и форсирующее звено 17.Схема работает следующим образом.Для изменения режима работы по величине нагрузки на исполнительный орган 3 подают управляющий сигнал. При этом происходит перемещение топливодозирующего органа 2 и изменение нагрузки пропорционально поступившему сигналу.Изменение режима работы по числу оборотов осуществляют путем изменения величины задания (со,). При этом на выходе суммирующего устройства 13 второго (внешнего) контура появляется сигнал рассогласования (ЬЛ), равный разности заданного (оь) и действительного l ) значений числа оборотов. Сигнал рассогласования ЬЛ поступает на вход блока 14, обрабатывающего сигнал по ПИ-закону регулирования. Выходной сигнал блока 14 является задающим для первого (внутреннего) контура, в котором осуществляется пропорциональный закон регулирования тока возбуждения обмотки 10 электродвигателя 7, причем коэффициент передачи исполнительного органа 9 выбирают таким, чтобы скомпенсировать инерционность обмотки возбуждения 10. Этим достигается оптимальная настройка внутреннего контура, обеспечивающая большое быстродействие внутреннего контура при малом перерегулировании. Оптимально настроенный внутренний контур имеет постоянную времени, которая является постоянной времени контура регулирования тока возбуждения. Таким образом, при появлении сиг 11 ала рассогласования происходит изменение с большим быстродействием тока возбуждения (с,) обмотки 10, тока якорей нагрузо нного устройства и момента на валу генератора 6,Изменение последнего приводит к соответствующему изменению числа оборотов, а следовательно, к уменьшению сигнала рассогласования ЬЛ,В связи с тем, что во втором (внешнем) контуре блок 14 обеспечивает ПИ-закон регулирования, переходный процесс продолжается до тех пор, пока сигнал ЛЛ нс станет равным нулю, Этим обеспечивается необходимая точность регулирования,Кроме того, посгоянную времени блока 14 выбирают равной электромеханической постоянной времени, обусловленной вращающимися массами двигателя 1 и генератора 6. Указанные параметры блока 14 обеспечивают оптимальную настройку второго (внешнего) контура по быстродействию и точности регулирования,5 1 О 15 20 25 Зо з 5 40 50 60 65 С целью защиты нагрузочного устройства от перегрузок предусмотрена обратная связь по току якорей , воздействие которой осуществляется следующим образом.Сигнал от датчика 15 тока якорей поступает на преобразователь 16, обеспечивающий нелинейный закон изменения сигнала, обусловленный зоной нечувствительности, которая выбирается равной предельно допустимому значению тока якорей ().При я( сигнал на выходе преобразоПдвателя 16 практически равен нулю и воздействие по току якоря отсутствует.При больших управляющих воздействиях значительно увеличиваются ЛЛ, с, и ю,.При 1)с, сигнал на выходе преобразователя 16 не равен нулю и изменяется пропорционально изменению .Коэффициент усиления пропорциональной части характеристики преобразователя 16 выбирается таким, чтобы его сигнал при 1 я)н, обеспечил прекращение дальнейшего увеличения .Таким образом, при больших управляющих воздействиях, когда имеются значительные отличия действительных и заданных значений скорости вращения (величина ЛЛ большая), происходит увеличение тока якоряа следовательно, и момента на валу генератора до предельно допустимой величины.Под воздействием этого момента происходит максимально возможное изменение скорости вращения, что приводит к быстрому уменьшению значения ЛЛ, При определенном значении ЛЕ ток якорей нагрузочного устройства становится меньше предельно допустимого значения. Сигнал на выходе преобразователя 16 становится равным нулю, воздействие обратной связи по току якорей прекращается.Для обеспечения инвариантности системы регулирования числа оборотов и нагрузки сигнал от датчика положения топливодозирующего органа 4 подают к форсирующему звену 17, а затем на вход исполнительного органа оборотов 9.Постоянную времени форсирующего звена 17 выбирают равной сумме постоянных времени цепи якорей нагрузочного устройства и контура регулирования тока возбуждения нагрузочного устройства. Это позволяет при изменении положения топливодозирующего органа получить одновременное и равное изменение крутящего момента на валу двигателя 1 и момента сопротивления на валу генератора 6. Такое решение обеспечивает инвариант- ность регулирования числа оборотов и нагрузки,Таким образом, оптимизация внутреннего и внешнего контуров обеспечивает оптимизацию переходного процесса по быстродействию, перерегулированию и точности, что дает возможность исследовать двигатель на нестационарных режимах работы.486138 оставптель В. Магнушевский Техред Т. Миронова Корректор О. Тюрина Редакто аул Подписноев СССР Изд.1841 Тираж 648 ПИ Государственного комитета Совета Минис по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж.35, Раушская наб., д. 4Заказ 3239/8ЦН пографпя, пр, Сапунова, 2 Предмет изобретенияСпособ регулирования числа оборотов двигателя внутреннего сгорания на испытательном стенде с нагрузочным устройством в виде генератора тока и электромотора, цепи якорей которых соединены между собой, путем подачи на два исполнительных органа управляющих сигналов по скорости и нагрузке, последний из которых воздействует на топливодозирующий элемент, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения быстродействия и точности регулирования, на вход другого исполнительного органа подают сигнал отрицательной обратной связи по току возбуждения нагрузочного устройства, сигнал отрицательной обратной связи по числу оборотов, который предварительно изменяют по пропорционально-интегральному закону с постоянной времени, равной электромеханической постоянной времени, сигнал от датчика положения топливодозирующего элемента, который 5 предварительно изменяют по закону форсирующего звена с постоянной времени, равной сумме постоянных времени цепи якорей и контура регулирования тока возбуждения, а также сигнал датчика токов якорей, который 1 О предварительно изменяют по нелинейному закону, обусловленному зоной нечувствительности нелинейного преобразователя, величину которой выбирают равной предельно допустимому значению тока якорей, а сигналом с вы хода исполнительного органа воздействуютна обмотку возбуждения пагрузочного устройства.