Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном двигателе

Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном двигателе

Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном

двигателе .

Структурная схема:

где:

ОР – объект регулирования;

ЧЭ – чувствительный элемент;

У – усилитель;

ИМ – исполнительный механизм;

КЗ – корректирующее звено;

Значения заданных параметров для исследуемой системы

|Передаточная функция |Коэффициент |Постоянная |

| |усиления |времени |

Объекта

регулир-я |Чувств.

эл-та |Усилителя |Исполн.

мех-ма |Коррек

звена |К1 |К2 |К3 |К4 |Т0 |Т1 | |К1

Т0р+1 |К2

Т1р+1 |К3 |К4

р |К5р |1,1 |1 |10 |0,5 |3 |1,1 | |

Описание работы реальной системы:

В данной работе рассматривается система автоматического регулирования

температуры газов в газотурбинном двигателе самолета. КЗ, которое в данном

случае является реальным дифференцирующим звеном, реагирует на поступающий

сигнал от ОР и дифференцируя его во времени, прогнозирует изменение

температуры, т.е., система реагирует на малейшее отклонение температуры от

заданной, не допуская критического ее понижения. Затем сигнал из сумматора

поступает на усилитель, а с него на исполнительный механизм, который

выполняет

требуемую коррекцию температуры.

ХОД РАБОТЫ

1) САУ разомкнута.

Структурная схема:

На графике видно, что система неустойчива.

При аналитической проверке система будет являться устойчивой, если все

корни его характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости.

Проверяется это при помощи критерия устойчивости Гурвица. Согласно ему, для

того, чтобы корни характеристического уравнения лежали строго в левой

полуплоскости, необходимо и достаточно, чтобы главный определитель матрицы

Гурвица и все его диагональные миноры были больше нуля.

Передаточная функция:

[pic]

где 3,3S3 +4,1S2 +S – характеристическое уравнение,

в котором а0=3,3, а1=4,1, а2=1, а3=0.

Поскольку свободный член характеристического уравнения равен нулю, значит

один из корней равен нулю, и отсюда следует, что система находится на грани

устойчивости.

2)САУ замкнута.

Структурная схема:

На графике зависимости видно, что система не устойчива.

Передаточная функция:

[pic]

где 3,3S3 +4,1S2 +S +5,5– характеристическое уравнение,

в котором а1=3,3, а2=4,1, а3=1, а4=5,5

Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:

(1=а1=3,3>0,

(2=[pic]=а1·а2-а0·а3=4,1-18,15= -14,05<0

Следовательно, замкнутая система не устойчива.

2)САУ с корректирующим звеном.

На этом этапе лабораторной работы рассматривается данная система, но

уже с корректирующим звеном, для которого мы экспериментальным путём

подбираем коэффициент коррекции, при котором система была бы устойчивой.

Рассматривается два варианта, при k=0,1 и k=2.

а) Структурная схема:

График зависимости показывает, что система не устойчива.[pic]

Передаточная функция:

[pic]

где [pic]– характеристическое уравнение,

в котором а0=3, а1=4, а2=1, а3=5,5

Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:

(1=а1=3>0,

(2=[pic]=а1·а2-а0·а3=4,1·1-5,5·3,3=4,1-18,15<0

Отсюда можно сделать вывод, что при значении коэффициента k=0,1 система не

устойчива.

2)

График зависимости показывает, что система не устойчива.

Передаточная функция:

[pic]

где [pic]– характеристическое уравнение,

в котором а0=1,8, а1=3,9, а2=1, а3=5,5

Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:

(1=а1=1,8>0,

(2=[pic]=а1·а2-а0·а3=3,9·5,5-1·1,8=19,65<0

Отсюда можно сделать вывод, что при значении коэффициента К=2 система

устойчива.

Вывод:

В данной лабораторной работе рассматривалась САУ регулирования

температуры газов, поверялась ее устойчивость в зависимости от структуры.

В первом случае моделировалась разомкнутая САУ. Результаты

исследования показали, что она находится на границе устойчивости

(температура газа в газотурбинном двигателе непрерывно росла с течением

времени), что указывает на ненадежность системы, так как она может в любой

момент перейти в неустойчивое состояние.

Для повышения надежности системы вводится обратная отрицательная

связь. Однако система оставалась неустойчивой, т.е. температура газа

колебалась.

На следующем этапе в систему было включено корректирующее звено, и

экспериментальным методом подбирался коэффициент, при котором система была

бы устойчивой, и время регулирования было бы минимальным. Исходя из

показаний графиков, и критерия Гаусса оптимальным коэффициентом КЗ является

k=2.

Что касается самой среды моделирования, т.е. СИАМ, я могу сказать что

она не смотря на неудобный интерфейс позволяет производить довольно сложные

расчеты, если судить по документации, и позволяет увидеть результат

моделирования конкретной системы в виде графика. Также ее плюсом является

простота в эксплуатации и небольшие требования к вычислительной машине.

-----------------------

У

ИМ

КЗ

ЧЭ

ОР

+

W1

W2

W3

W4

W5

K

S

K

К

TS+1

К

TS+1

[pic]

K

S

K

К

TS+1

К

TS+1

[pic]

[pic]

KS

К

TS+1

[pic]

К

TS+1

K

S

K