Диссертация (781805), страница 9
Текст из файла (страница 9)
Поэтому на систему приходитсяоказыватьспециальныевоздействия,направленныенакомпенсациюнежелательных последствий внешних факторов и выполнение алгоритмаработы. В связи с этим введем следующие понятия [60-62]:На рис. 6 приведена обобщенная структурная схема АСУ [67, 68]. Насхеме изображена x(t) – управляемая величина, представляющая собойфизическую величину, характеризующую состояние объекта.Примерамиавтотранспортногоэлектроэнергии,управляемых величин в системе электроснабжениясредствачастотаявляютсявращениятокроторанагрузкипотребителейгенератора,температураэлектролита аккумуляторной батареи, степень заряженности аккумуляторнойбатареи.56Переменные zо(t), zд(t) – соответственно основное (действующее на объектуправления) и дополнительное (действующее на устройство управления)возмущающие воздействия.Примерами основного возмущающего воздействия zо(t) являютсяизменение тока нагрузки синхронного генератора, температуры воздуха,поступающего в генератор, частоты вращения ротора генератора, апримерами дополнительного возмущающего воздействия zд(t) являютсястепень заряженности и температура электролита аккумуляторной батареи,режим движения автотранспортного средства.Рис.
6.Структурная схема АСУНа рис. 7 представлена функциональная схема АСУ.Д – датчик – предназначен для получения сигнала, пропорциональногоопределенному воздействию;ЭС–элементсравнения–служитдляполучениясигнала,пропорционального отклонению управляемой величины x(t) от задающеговоздействия xз(t);КУ – корректирующее устройство, предназначенное для улучшениякачества управления;57УПБ – усилительно-преобразующий блок, который служит дляусиления сигнала и придания ему определенной формы;РО – регулирующий орган, который служит для непосредственноговоздействия на регулируемую среду (для автомобильной СЭС это обмоткавозбуждения генераторной установки);ИУ – исполнительное устройство, предназначенное для приведения вдействие регулирующего органа (для автомобильных СЭС это выходнойкаскад регулятора напряжения).Рис.
7.Функциональная схема АСУ1.4.2Классификацияиособенностиинтеллектуальныхсистемуправления генераторных установок автотранспортных средств1.4.2.1 Классификация интеллектуальных систем управления СЭСАлгоритм работы системы управления [22] (рис. 8), каковой являетсяинтеллектуальная СЭС, определяется целью управления, окружающей58обстановкой или внешними условиями, то есть свойствами управляемой иуправляющей систем.Рис. 8.Управляемые системы и объекты характеризуются следующимигруппами переменных:- переменными состояния X1 (t), X2(t), ... , Xm(t), представляющимисобой их обобщенные координаты;- управляющими переменными rl(t), r2(t), ... , rm(t) , воздействующимина управляемый объект, создаваемыми управляющей системой;- внешними переменными или возмущающими воздействиями f'1(t),f2(t), ...
, fm(t),создаваемыми окружающей средой (внешние условия);- наблюдаемыми переменными zl(t), z2(t), ... , zm(t) , представляющимисобой те из обобщенных координат управляемой системы, сведения обизменении которых поступают на управляющую систему. Наблюдаемымипеременными могут быть, в частности, переменные состояния.В автомобильных СЭС традиционной структуры, построенных по"буферной" схеме целью управления, является - ограничение напряжениягенератора на определенном уровне.
Уровень напряжения корректируется в59зависимости от температуры воздуха в месте установки генератора.Переменными состояния являются напряжение генератора и температуравоздуха в месте установки генератора.Управляющей переменной является ток возбуждения генераторнойустановки. Внешними переменными или управляющими воздействиямиявляется частота вращения ротора генераторной установки, суммарный токприемниковэлектрическойэнергии,температурагенератораиаккумуляторной батареи, степень заряда аккумуляторной батареи и другиепараметры,определяемыеокружающейсредой.Наблюдаемымипеременными является напряжение генератора и температура воздуха вместе установки генератора.Принцип работы СЭС традиционной структуры заключается вследующем. Когда начинается вращение ротора, на выходе генераторапоявляется некоторое напряжение.
Оно подается на обмотку возбуждениячерез регулятор напряжения. Выход генераторной установки соединен саккумуляторной батареей. Когда увеличивается скорость ротора илиуменьшается ток нагрузки потребителей электроэнергии напряжение навыходе генераторной установки возрастает. Датчик (Д) определяет этоизменение напряжения и подает сигнал на сравнивающее устройство (УСр),которое анализирует его, сопоставляя с заданным напряжением (ЗдУ). Далеесигнал идет к устройству управления (УУ), от которого производится подачана исполнительное устройство (ИУ). Регулирующий орган (РО) уменьшаетзначение силы тока, который поступает к обмотке возбуждения. Вследствиеэтого на выходе генераторной установки производится уменьшениенапряжения.
Аналогичным образом производится повышение упомянутогопараметра в случае снижения скорости ротора или увеличения тока нагрузкипотребителей электроэнергии.60Рис. 9 Функциональная схема, поясняющая принцип работы регуляторанапряжения, ограничивающего напряжение на заданном уровне.Для примера на рис.
10 приведены принципиальные электрическиесхемы регулятора напряжения Я 112А1, Я 112В1 и Я 120М1.Рис. 10 Принципиальные электрические схемы автомобильныхрегуляторов напряжения.61Схемы содержат входной делитель напряжения на резисторах Rl, R2,R3, элемент сравнения — стабилитрон VD1 (в регулятор Я120М1 включеныдвастабилитронапоследовательно),которыйвместесвходнымтранзистором электронного реле и резистором RS образует микросхему ДА1,выходной транзистор VT2. Диод VD2 — гасящий. Диоды VD3, VD4осуществляют защиту схемы от возможных аварийных режимов.
В схемерегуляторов Я112В, Я120М, выпускавшихся ранее, эти диоды отсутствовали.Конденсатор С1 и транзистор VT1 составляют интегрирующее звено,которое предотвращает ложные срабатывания регулятора, резистор R4 иконденсатор С2 образуют гибкую обратную связь. Внешний резисторспециальным переключателем в холодное время подключается параллельнорезистору R3 Я120М1, что изменяет сопротивление плеча входного делителяи увеличивает напряжение, поддерживаемое регулятором.
Регуляторынапряжения Я112А1, Я112В1, Я120М1 рассчитаны на повышенный токвозбуждения 5 А.Регуляторы напряжения, ограничивающие напряжение генератора наодном определенном уровне не снижают расход топлива на приводгенератора. Это в первую очередь связано с тем, что напряжение генераторане изменяется в зависимости от зарядного состояния аккумуляторнойбатареи.На рис. 11 приведено изменение напряжения настройки регуляторанапряжения при изменении частоты вращения генератора, тока потребителейэлектроэнергии (а) и температуры воздуха в подкапотном пространстве (б).С ростом температуры уровень напряжения настройки регуляторанапряженияавтоматическиуменьшается.Втрадиционнойсистемеэлектроснабжения аккумуляторная батарея не успевает компенсироватьпотерю заряда в процессе пуска двигателя внутреннего сгорания из-забыстрого роста температуры (в подкапотном пространстве температураповышается до 50˚С после пуска происходит за 5 – 7 минут и напряжение62настройки снижается с 15В до 13В).
Поэтому необходимо поддерживатьповышенное напряжение, более длительное время.а)б)Рис. 11 Изменение напряжения настройки регулятора напряжения приизменении частоты вращения генератора, тока потребителей электроэнергии(а) и температуры воздуха в подкапотном пространстве (б)Решение проблемы управления системой электроснабжения состоит втом, чтобы определить вектор E(t), обеспечивающий выполнение условияE[x(t), r(t), f(t) ]extremum,где Е - показатель цели управления.В качестве показателя цели управления для интеллектуальных СЭСпредлагаетсяиспользоватьрасходтопливана приводгенераторнойустановки [19, 20].Анализ результатов эксплуатационных исследований и научнотехнической литературы,показывает, что в последние годы разработкеинтеллектуальных СЭС для автотранспортных средств уделяется всебольшее внимание.
Интеллектуальные АТС очень разнообразны по своемусоставу и структуре, что объясняется различными целями управления иусловиямиэксплуатации.Классификацияинтеллектуальныхсистемэлектроснабжения (рис. 12) может быть дана по виду задач, решаемых ими,63направлению управляющих воздействий и источников наблюдаемых переменных [19, 22].Классификационная схема алгоритмов работы систем электроснабженияРис. 12.ПорешаемымзадачамСЭСподразделяютсянасистемы,обеспечивающие: снижение расхода топлива на привод генераторнойустановки, заданное зарядное состояние аккумуляторной батареи, заданныйуровень качества и стабильности напряжения в бортовой сети и системы,решающие нескольких перечисленных задач одновременно.Результаты экспериментальных итеоретических исследованийосновных типов адаптивных СЭС приведены в 4 - 6 главах диссертационнойработы.Техническая реализация адаптивных СЭС является более сложной посравнению с традиционными замкнутыми системами электроснабжения из-занеобходимости реализации дополнительных информационных потоков иприменения мощных вычислительных средств обработки информации иреализации алгоритмов управления, а также использования различныхисполнительных механизмов для управления внешними объектами.Однако применение в автомобиле многоканальной системы обменаинформацией (МСОИ) между его различными системами, которая содержитмикропроцессорное устройство, позволяет строить адаптивные СЭС в единой64информационной среде объекта, а также использовать вычислительныемощности других систем.Основные положения по включению СЭС в состав МСОИ рассмотреныв главе 5.Теоретический анализ показывает, что реализация автотранспортнойСЭС, как открытой информационной системы позволяет реализоватьэффективные алгоритмы функционирования в различных режимах иусловиях эксплуатации регулярными стандартными методами.
При этомдополнительно решаются такие важные системные задачи, как: упрощение системы электроснабжения за счет распределенияфункций(припомощииспользованиядатчиков,активаторовивычислительных средств, применяемых в других системах электрооборудования, например в системе управления двигателем); упрощение и сокращение сроков разработки системы электроснабжения; унификация элементной базы и аппаратуры; эффективное использование всей совокупности датчиков и активаторов, установленных на автотранспортном средстве; стандартное выполнение диагностики и прогнозирование технического состояния системы электроснабжения.Ниже рассмотрены варианты технической реализации основных типовинтеллектуальных СЭС, применяемых на автотранспортных средствах внастоящее время.1.4.2.2Принципы управления, обеспечивающие снижение расходатоплива двигателем на привод генераторной установкиПо мере роста количества и мощности приемников электроэнергии, аследовательно, и мощности генераторных установок, последние оказываютвсе более заметное влияние на топливную экономичность силовой установки65автомобиля.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
