Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

/25-0 24итехнический инститомола О. Бюл, М нский по ого комс лбенков 55(088.8) ое свиде кл. Р 02 льство СССР41/14, 1986. атора 2 соедиго сигнала, выдом датчика 8 входом блока 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность регулирования путем повышения помехоустойчивости процесса идентификации параметров двигателя и компенсации влияния момента нагрузки двигателя. Регулятор содержит источник задающего сигнала, два Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам электрического регулирования частоты вращения двигателей внутреннего сгорания.Цель изобретения - повышение точности регулирования путем повышения помехоустойчивости процесса идентификации и компенсации влияния момента .нагрузки двигателя.На чертеже показана структурная схема регулятора,Регулятор содержит источник 1 задающего сигнала, первый сумматор 2 с двумя входами, корректирующее устройство 3, второй сумматор 4 с тремя входами, первый блок 5 умножения, второй блок 6 умножения, исполнительный элемент 7 топливодосумматора, корректирующее устроиство, два блока умножения, датчик частоты вращения, датчик перемещения топливодозирующего органа, исполнительный элемент топливодозирующего органа и блок идентификации. Блок идентификации содержит четыре интегратора, три сумматора, четыре блока умножения и блок вычисления обратной функции. При изменении скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя блок идентификации вырабатывает сигналы, компенсирующие изменение параметров двигателя и момента нагрузки, что приводит к стабилизации динамических характеристик двигателя. Использование интеграторов в блоке идентификации а обеспечивает повышение помехозащищенности и точности работы регулятора, 1 ил. зирующего органа, датчик 8 частоты вращения, датчик 9 перемещения топливодозирующего органа и блок 10 идентификации. На схеме показана структурная схема 11 двигателя, Блок 10 идентификации параметров двигателя и момента нагрузки содержит блок 12 вычисления обратной функции, четыре интегратора (первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16), третий сумматор 17 с тремя входами, четвертый сумматор 18 с двумя входами и четыре блока умножения (третий 19, четвертый 20, пятый 21 и шестой 22) Суммирующий вход су нен с источником 1 задающ читающий вход - с вых частоты вращения и первы20 25 30 умножения, э выход =- с входом корректирующего устройства 3, Первый суммирующий вход сумматора 4 соединен с выходом корректирующего устройства, вычитающий вход - с выходом блока 5 умножения, а выход - с первым входом блока 6 умножения, выход которого связан с входом исполнительного элемента 7 топливодозирующего органа. Деа суммирующих входа сумматора 17 соединены соответственно с выходами (блоков 19 и 20 умножения, а выход - с входом интегратора 13. Вычитающий вход сум матора 18 соединен с выходом интегратора 13 и первыми входами блоков 20 и 21 умножения, суммирующий вход - с выходом дат, чика 8 частоты вращения, э выход - с вторымвходом блока 21 умножения, входом интег ратора 14 и одним входом блока 22 умноже, ния, другой вход которого соединен свыходом датчика 9 перемещения, а выход -с входом интегратора 15. Вход интегратора 16 соединен с выходом блока 21 умножения, а выход - с вторыми входами блоков 20 и 5 умножения. Выход интегратора 15 соединен с вторым входом блока 19 умножения и входом блока 12 вычисления обратной функции, выход которою соединен с вторым входом блока 6 умножения, Выход интеграторэ 14 соединен с вычитающим входом сумматора 17 и вторым суммирующим входом сумматора 4,В блоке 10 идентификации интегратор 13, сумматор 17 и блоки 19 и 20 умножения составляют модель двигателя, На структурной схеме использованы следующие обозначения: Оз - входной задающий сигнал , источника 1; Ое - сигнал, пропорциональный ошибке отработки задающего сигнала; Юкз) - передаточная функция корректиру.ющего устройства 3; Ч - выходной сигнал корректирующего устройства; Яиэ(з) - передаточная функция исполнительного элемента топлиеодозирующего органа; Ь - перемещение топливодозирующего органа; Оь - выходной сигнал датчика топливодозирующего органа; в - частота вращения вала двигателя, Ов- выходной сигнал датчика 9 частоты вращения, ОЬ(з) - передаточная функция датчика топливодозирующего органа; Ив(з) - передаточная функция датчика частоты вращения двигателя; а, Ь - параметры двигателя, эквивалентные по физическому смыслу соответственно фактору устойчивости и эффективности топливо- подачи двигателя; М, - момент нагрузки, приведенный к валу двигателя; вм - частота вращения модели двигателя, е - координатная ошибка идентификации, а,6,0 - оценки параметров двигателя и момента нагрузки, ,у 4 - положительные постоянные коэффициенты.На структурной схеме реализованы следующие зависимости;дифференциальное уравнение двигателяв=ив +Ь Ь-М,дифференциальное уравнение модели двигателявм = а вм + Ь - Он,уравнение ошибки идентификациие =в-вмалгоритм идентификации ба 1, б 6 1, бОн -1 - =-ев; = - еЬ, . "= - е, с 3 х Об 1 Убт б Синтез блока идентификации осуществлен методом настраиваемой модели в сочетании с прямым методом Ляпунова, При синтезе были приняты следующие допущения:быстродействие датчиков перемещения и частоты вращения, а также исполнительного элемента топливодозирующего органа является достаточно высоким, благодаря чему можно пренебречь их передаточными функциями, т.е, считать, что ВЬ(з) = МЬ (з) = 06 (з) = 1;двигатель с нагрузкой устойчив на всех рабочих режимах, т.е, его параметр а, зависящий от фактора устойчивости, всегда отрицателен а 0;скорости изменения идентифицируемых параметров малы, т.е,ба бЬ бМН- =О, - =О, =О.бтббтВ случаях, когда последнее условие невыполняется, регулятор будет давать динамическую ошибку, исчезающую на устано. вившемся режиме,Регулятор работает следующим образом. .В процессе функционирования двигателя изменяются его параметры а и Ь, а такжемомент нагрузки Мн, что вызывает нарушения нормального режима работы системырегулирования, При этом блок 10 идентификации вырабатывает оценки параметровдвигателя а и Ь и момента нагрузки Он, спомощью которых регулятор осуществляеткомпенсацию изменения, указанных параметров.Алгоритм работы блока идентификации,синтезированный с использованием методанастраиваемой модели, описывается следующими дифференциальными уравнениями:=,- =реши8 1б 1ИО 1,- ебт б 5 10 15 20 30 35 40 45 При точной настройке блока идентификации на установившемся режиме работы двигателя, а =а, В=Ьи Он=Мн,что позволяет полностью скомпенсировать изменеНия параметров а, Ь и Мн.В результате, передаточная функция "Выход корректирующего звена - частота вращения вала двигателя" становится постоянной, не зависящей от режимов работы двигателя, и принимает видПовышение точности регулирования достигается за счет компенсации отрицательного влияния момента нагрузки, а также за счет использования интеграторов в блоке идентификации, что позволяет избежать усиления высокочастотных помех сигналов датчиков, обусловленных электромагнитными наводками, пульсациями питания, вибрацией, импульсным характером работы двигателя и другимифакторами. Формула изобретения Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик частоты вращениявала двигателя, датчик перемещения топливодозирующего органа, исполнительный элемент топливодозирующего органа, два сумматора с двумя входами, два блока умножения, корректирующее устройство, источник задающс "о сигнала и блок идентификации, причем суммирующий вход первого сумматора соединен с источником задающего сигнала, вычитающий вход - с выходом датчика частоты вращения и первым входом первого блока умножения, а выход- с входом корректирующего устройства, выход которого соединен с суммирующим входом второго сумматора, вычитающий вход которого соединен с выхо дом первого блока умножения, а выход - с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, а блок идентификации соединен своими входами с выходами датчика частоты вращения и датчика перемещения, а выходами - с вторыми входами первого и второго блоков умножения, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности регулирования, второй сумматор дополнительно снабжен третьим входом, а блок идентификации выполнен в виде четырех интеграторов, четырех блоков умножения, третьего сумматора с тремя входами, четвертого сумматора с двумя входами и блока вычисления обратной функции, причем два суммирующих входа третьего сумматора соединены соответственно с выходами третьего и четвертого блоков умножения, а выход третьего сумматора соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого блоков умножения и вычитающим входом четвертого сумматора, суммирующий вход которого соединен с выходом датчика частоты вращения,а выход - с вторым входом пятого блока умножения, входом второго интегратора и одним входом шестого блока умножения, другой вход которого соединен с первым входом третьего блока умножения и выходом датчика перемещения, а выход - с входом третьего интегратора, выход пятого блока умножения соединен с входом четвертого интегратора, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и первого блоков умножения, выход третьего интегратора соединен с вторым входом третьего блока умножения и входом блока вычисления обратной функции, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, а выход второго интегратора соединен с вычитающим входом третьего сумматора и дополнительным суммирующим входом второго сумматора.1574877 едактор М.Келемеш ректор Л.Патай Производственно-издательский комбинатГатент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 каз 1770 ВНИИПИ Составитель Б.НиканоТехред М,Моргентал Тираж 441 Подписноедарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5