Диссертация (1026344), страница 11
Текст из файла (страница 11)
Сообщения по шине CAN в рамках данного проекта делятся на две категории: параметры и временные метки.Сообщение параметра содержит в себе идентификатор параметра, на который выделяются первые четыре байта сообщения, и собственно значения параметра, размещѐнного в последних четырѐх байтах. Основная классификация77параметров осуществляется по первому байту, тогда как байты со второго почетвѐртый используются для уточнения.В модуле «init» определены служебные процедуры настройки оборудования.
Они разделяются на несколько функций, соответствующих различным аппаратным подсистемам. Выделяются такие подсистемы как системные прерывания, в том числе внешние; системные таймеры; цифровые каналы ввода-вывода общего назначения; генераторы ШИМ; аналого-цифровые преобразователи; цифро-аналоговые преобразователи.Модульный подход в организации настройки оборудования позволяетоперативно и гибко управлять различными подсистемами и выключать те, чтоне используются в конкретных версиях сборки программы и компоновки аппаратной части.В модуле «interrupts» располагаются функции, время и момент выполнения которых критически важен для обеспечения работоспособности системы вцелом.
Система прерываний обеспечивает быстрое и эффективное выполнениенаиболее важных для системы управления функций.Папка «modes» содержит модули программного обеспечения отвечающиеза функционирование системы управления в различных режимах работы. Содержимое каталога «modes» показано на Рисунке 2.11.Рисунок 2.11. Каталог «modes»78Каждый из модулей, представленных в этом каталоге, содержит в себереализацию соответствующего состояния СКАУД, выраженного в виде одногоиз методов класса «EC_Engine».
Такой подход позволяет наглядно выразить состояния системы в виде чѐткой последовательности действий, которые программа должна выполнить на каждом этапе цикла своего расчѐта.В ПЛИС электронного блока формируются конечные сигналы управления. Примерный вид сигнала для канала топливоподачи представлен на Рисунке 2.12. В процессоре задаются значения для тока форсирования и удержания.Сигналы управления исполнительными механизмами турбин формируетсянепосредственно процессором и подаѐтся на соответствующие каналы.
В зависимости от типа исполнительного устройства блок может формировать непрерывный сигнал по напряжению или сигнал широтно-импульсной модуляции.Рисунок 2.12. Управляющий сигнал на электромагнитный клапан форсунки79Выводы по главе 21.
Для обеспечения комплексного воздействия на параметры рабочегопроцесса двигателя в разработанной системе управления заложены каналы с регулирующими воздействиями на следующие системы дизельного двигателя:топливоподачу, воздухоснабжение, охлаждение, нейтрализацию и рециркуляцию.2. Разработаны алгоритмы функционирования отдельных контуров регулирования системы управления в соответствии с принятыми вариантами построения замкнутых и разомкнутых цепей регулирования и управления. Дляразличных контуров управления используются алгоритмы программногоуправления, стабилизации параметров по ПИД-закону, а также их комбинация.3.
В электронном блоке использован цифровой сигнальный процессор спроизводительностью до 800 млн. операций в секунду. Для повышения быстродействия работы электронного блока выполнение математических операцийраспределено между процессором и программируемой логической интегральной схемой. Электронный блок обеспечивает регулирующие воздействия наэлектромагнитные клапаны 20 форсунок.4. При разработке программного обеспечения использованы подходыобъектно-ориентированного программирования. Программное обеспечениевключает три основных класса функциональных объектов: определения режимаработы двигателя, взаимодействия с внешними устройствами и настройки технических средств электронного блока.5.
Для формирования статических и динамических характеристик турбокомпрессора с турбиной изменяемой геометрии предложен новый алгоритмопределения управляющего сигнала контура задания положения направляющего аппарата турбины с целью уменьшения возможного времени работы компрессора на режимах помпажа в переходных процессах.80Глава 3. Расчётное исследование дизеля с системой комплексногоадаптивного управления3.1. Объект исследованияНа этапе формирования контуров и алгоритмов управления был выбрандвигатель для проведения дальнейших работ. Экспериментальный образецСКАУД был адаптирован для использования на перспективном дизельном двигателе Д500 производства ОАО «Коломенский завод» [94-96]. Новое семействодизелей типоразмерного ряда Д500 мощностью до 10000 л.с. предполагает создание дизелей многоцелевого назначения для ОАО «РЖД», Военно-Морскогофлота [97], атомной энергетики и других отраслей. Технические характеристики двигателя приведены в Таблице 6.
Внешний вид дизель-генератора12ЛДГ500 показан на Рисунке 3.1.Таблица 6.Характеристики дизельного двигателя Д500.Обозначение дизеля12ЧН26,5/31Полная мощность, кВт (л.с.)4412 (6000)Частота вращения коленчатого вала, соответ-16,67 (1000)ствующая полной мощности, с-1 (об/мин)Масса дизель-генератора, кг34 150Удельный расход топлива по ISO 3046-1, г/кВт·ч183+9,15Удельный расход масла на угар, г/кВт·ч0,35Наработка дизеля до замены масла, ч2 500Назначенный ресурс до переборки, ч15 000Назначенный ресурс до капитального ремонта, ч60 000Срок службы, лет4081Рисунок 3.1. Дизель-генератор 12ЛДГ500 (12ЧН26,5/31)Топливная система с индивидуальными насосами управляется быстродействующими электромагнитными клапанами. Продолжительность управляющего сигнала определяет цикловую подачу топлива.
Момент подачи и продолжительность определяются в электронном блоке системы управления(Пункт 2.2.1).Система воздухоснабжения состоит из двух турбокомпрессоров и охладителя наддувочного воздуха. В состав турбокомпрессора входят однокомпонентное колесо радиального компрессора и осевая турбина с изменяемой геометрией (Пункт 2.2.2).Двигатель находится в стадии доводки, предусмотрены каналы воздействия на подачу топлива и систему воздухоснабжения.
В связи с этим в электронном блоке системы комплексного адаптивного управления была проведенаотладка именно этих каналов. Каналы воздействия на системы нейтрализации,рециркуляции и охлаждения предусмотрены в аппаратной части электронногоблока, но для их использования потребуется доработка программного обеспечения в соответствии с требуемыми алгоритмами.823.2. Математическая модель для расчѐта статических и динамических характеристик дизельного двигателяДля проведения расчѐтного исследования по формированию алгоритмовфункционирования системы комплексного адаптивного управления была составлена математическая модель дизельного двигателя с турбонаддувом [98].Разработанная модель позволяет проводить расчѐты переходных процессов в реальном масштабе времени, что стало необходимым для использованияеѐ в процессе настройки системы управления методами полунатурного моделирования.
Для разработки алгоритмов функционирования системы и полученияпервичных калибровок использовалась компьютерная реализация модели впрограммном комплексе MATLAB/Simulink [61].Исходная информация для создания модели двигателя была предоставлена ОАО «Коломенский завод» [94] на основе испытаний одноцилиндрового отсека ОД500. В настоящее время дизель Д500 находится на этапе доводки. Прииспытаниях одноцилиндрового отсека были определены следующие показатели:- частота вращения;- эффективная мощность;- удельный расход топлива;- цикловая подача топлива;- эффективный КПД;- индикаторный КПД;- механический КПД;- расход воздуха;- коэффициент избытка воздуха;- давление наддувочного воздуха;- давление отработавших газов;- температура отработавших газов.83Эксперименты были проведены при трѐх фиксированных частотахвращения: 755, 875 и 1000 об/мин. В рамках исследования изменялосьдавление наддува.
Такая возможность достигается за счѐт подачи сжатоговоздуха из резервуара в цилиндр отсека. При этом режим работы двигателястабилизировался на заданных частоте вращения и мощности. Режимыиспытаний отражены в Таблице 7.Таблица 7.Режимы испытаний на одноцилиндровом отсеке.Частотавращения,Мощность,кВтоб/минМинимальноеМаксимальноеЧислодавлениедавлениенаддува, МПанаддува, МПарежимов755124,170,160,257875212,150,250,3771000355,630,390,454Часть данных по турбокомпрессору взята из открытых источников [99].Для задания характеристик во всѐм рабочем диапазоне были проведенырасчѐты в программном комплексе Дизель-РК, который в настоящее времянаходит широкое применение при проектировании комбинированныхдвигателей как в нашей стране, так и за рубежом [54].
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
