aru (954465), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Создаются институты НАМИ (научно-исследовательский автомоторный институт, г. Москва), НАТИ (научно-исследовательский автотракторный институт, г. Москва) и другие ведущиенаучные организации.14В 1932 г. под руководством академика А. А. Чернышева созданнаучно-исследовательский институт телемеханики, и уже в этом годуутверждается организационный комитет во главе с академиком Г. М.Кржи-жановским для созыва Всесоюзных конференций по вопросам автоматики в отдельных отраслях промышленности.С 1939 г. начат выпуск журнала «Автоматика и телемеханика», а в1939 г. образован Институт автоматики и телемеханики Академии наукСССР.
В 1938–1939 гг. опубликованы две работы А. В. Михайлова, которые вошли в анналы мировой науки, а предложенный им критерий устойчивости положил начало широкому применению частотных методов втеории автоматического регулирования.Благодаря вкладу отечественных ученых (М. А. Айзерман, Я. З. Ципкин, В. В. Солодовников и др.) были внедрены методы структурного анализа систем автоматики. Разработана теория связанного прямого и непрямого регулирования (теоретические труды А. А. Андронова, Б. В. Булгакова, А. Г. Майера, А. И. Лурье, Г. Г.
Калиш, В. И. Крутова, практические разработки Н. Н. Настенко, А. М. Кац, В. А. Колосова и многих других инженеров дизелестроения).На базе теории автоматического регулирования появилась новая наука– техническая кибернетика (наука об управлении), а применение электронно-вычислительной техники положило начало новой эры – применениюэлектронных регуляторов и систем управления объектами. Скорость переработки информации здесь настолько велика, что возможен поиск оптимального режима работы с оптимизацией параметров системы и самоприспосабливанием (адаптацией) к режиму. Роль отечественной науки в становлении теории регулирования подчеркивает состоявшийся в Москве(1960 г.) мировой конгресс по вопросам автоматического управления.Уважаемые студенты, Ваша дальнейшая работа с новой техникой определяет будущее страны, так как решение проблем и практических вопросов регулирования ДВС и управления ими с учетом эксплуатационных условий работы имеет колоссальное значение для будущего развития.В настоящее время, например, не решены такие вопросы, как:151.
Обеспечение максимальной эксплуатационной надежности автоматики.2. Неустановившиеся режимы двигателей, их оптимальное регулирование и управление ими на этих режимах.3. Максимальная производительность, экологичность и экономичность дизелей (т. е. эффективность их использования).4. Обеспечение, выбор и поддержание наивыгоднейших режимовработы, а также автоматизация синхронной работы несколькихДВС.Задание для самостоятельной работы1. Перечислите имена тех, кто внес вклад в развитие отечественнойнауки и практики в области регулирования двигателей.2. Роль И. И. Ползунова и Д. Уатта в создании первых автоматических регуляторов.3. В чем отличие регуляторов прямого действия от регуляторов непрямогодействия?4.
Охарактеризуйте принцип Ползунова-Уатта.5. Как работает регулятор прямого действия?6. Как работает регулятор непрямого действия?7. Что дает применение в регуляторах непрямого действия обратных связей (жесткой и гибкой)?8. Назначение катаракта, принцип его работы.9. С какой целью вводится в конструкцию регуляторов катаракты?10. Перечислите научно-производственные организации в России, занимающиеся вопросами регулирования.11. Ваше представление о задачах двигателестроения в области автоматических регуляторов.12. Назовите имена отечественных ученых в области регулирования, вошедших в анналы мировой науки.16Глава 2. СТРУКТУРНЫЕ СХЕМЫ САРч§ 2.1.
Общие представления о функциональныхи структурных схемахАнализ цепи передач воздействий (возмущений) от элемента к элементу системы САРч, а также анализ свойств и характеристик основныхэлементов в отдельности позволяет изучить работу системы автоматического регулирования (САР) в целом и ее элементов. Система автоматического регулирования обеспечивает работу механизма (агрегата) по заданному режиму с сохранением необходимых значений параметров, характеризующих этот режим.
Сам агрегат является при этом регулируемым объектом (О). САР состоит как минимум из объекта и регулирующегоустройства (автоматического регулятора – Р). Воздействие на объект Робеспечивается через регулирующий орган (РО), который изменяет подвод или отвод энергии ( qп , qот ) к О. Например, РО изменяет подачу топлива, подвод пара, проходное сечение и т. п.Параметр, который поддерживается САР в заданных пределах, называется регулируемым параметром.
При этом регулируемый параметр конкретизирует назначение САР, например, САРч – система автоматическогорегулирования частоты (это самая сложная из всех САР, именно с изучения этой системы регулирования развилась теория автоматического регулирования, в дальнейшем своем развитии перешедшая в научное направление «кибернетика»), САРт – температуры, САРд – давления. Причина,заставляющая О выйти из заданного режима, называется возмущением.Характерными видами возмущения могут быть «толчок», «скачок», гармонические колебания и т.
п. На рис. 2.1 представлена структурная схемаклассической САР.Ф у н к ц и о н а л ь н а я с х е м а – это упрощенное изображениеСАР или ее элементов на уровне эскиза или чертежа, что крайне удобнодля понимания работы изделия.Под с т р у к т у р н о й с х е м о й понимается простейшее представление элементов в виде прямоугольников, окружностей, стрелок идругих обозначений, в том числе буквенных.17Стрелки на структурной схеме указывают направление возмущенияи отработки элементами САР этих возмущений.
В САР имеются обратныесвязи. Но обратная связь, проходящая через регулятор, называется главнойобратной связью. Так, на рис. 2.1 главная обратная связь проходит от выходной координаты объекта y 0 , через кинематическую пару с коэффициентом статической передачи Kc3 , через регулятор Р, кинематическую парус Kc1 , регулирующий орган РО и кинематическую пару с Kc 2 на входнуюкоординату объектаx0 . Дополнительная обратная связь проходит от вы-ходной координаты О через кинематическую пару Kc 4 на координатувхода в объект yн .Из структурной схемы САР следует, что она является замкнутой системой звеньев направленного (детектирующего) действия. На структурной схеме показаны входные и выходные координаты звеньев или в абсолютном (размерном), или в относительном (безразмерном) выражении.Желательно вводить безразмерные выражения, которые обозначаютсяпрописными буквами.xpy задypPx poPOxoKC 2 yнK C1KC 4y poKC 3KC 4KC 4Рис.
2.1. Структурная схема САРOyoKC 4KC 4Объект имеет координаты входа ( x0 ) и нагрузки ( H или ), а такжекоординату выхода ( yo ). Координата указывает, что объект работаетна потребителя.Условные обозначения на структурной схеме позволяют представить взаимодействие на ней элементов.18§ 2.2. Представление элементов регулирования и их характеристикОбъект регулирования, например, двигатель, компрессор, котел идругие, является главным звеном системы автоматического регулирования, поэтому становится очевидным важность знания характеристик исвойств О. Как правило, О представляют в виде структурной схемы(рис. 2.2, а) с входными координатами подвода и отвода энергии и выходной координатой в виде регулируемого параметра [3].
Соответственновыделяют канал регуляторной проводимости с коэффициентом статической передачиK ox и канал нагрузочной проводимости с коэффициентомстатической передачиK o .Рис. 2.2. Структурная (а) и функциональная схемы (б) объектаВ данном случае в качестве объекта (рис. 2.2, а) выбрана емкость, вкоторую поступает жидкость через регулируемый вентиль 1 с текущимпроходным сечением f п (подвод энергии qп , где qп – расход жидкости),из емкости уходит определенное количество жидкости через вентиль 2 спроходным сечением (отвод энергии qот ).
В зависимости от qп и qот вемкости будет меняться уровень жидкости h (регулируемый параметрили выходная координата объекта).Например, для судового двигателя под qп понимается эффективныйкрутящий момент на коленчатом вале, под qот – момент сопротивления19винта, в зависимости от их соотношения установится значение частотывращения (выходная координата y o ).Через первый канал осуществляется подвод энергии (подача топлива). Это канал регуляторной проводимости, именно по нему регулятор,изменяя подачу топлива, обеспечивает подвод энергии.Отвод энергии (ее потребление) осуществляется винтом. Это каналнагрузочной проводимости, он обеспечивает отвод энергии.Оба канала, как правило, работают независимо друг от друга. Поэтому возможно конечный эффект по изменению выходной координатыоценивать как сумму работы обоих каналов (принцип суперпозиции).Таким образом, K ox y oприxo const(2.1)y oпри xo const .Рассмотрим подробнее работу объекта (рис.
2.2, б). На базе уравнения Бернулли построим семейство расходных характеристик для qп прииK o постоянном напоре с противодавлением h (здесь под qп имеем расходжидкости через вентиль с f п ) – при фиксированном положении вентиляf от (рис.
2.3, а). Перестроим графики исходя из того, что точки пересече-ния определяют равновесные режимы работы (рис. 2.4, а). Например, длярис. 2.3, а точка пересечения характеристики подвода энергии при f п с3характеристикой отвода энергии определится уравнениемqп qот 0 .Это выражение называется уравнением статики объекта, а регулируемый параметр определится как yo h3 . Запишем уравнение статики дляканала регуляторной характеристики (рис. 2.4, а), предполагая линейность кривой, состоящей из равновесных точек:h Kox f п или yo Kox xo при f от const .Аналогично представим уравнение статики для канала нагрузочнойпроводимости (рис.
2.4, б):h Ko f от или yo Ko при f п const .20абРис. 2.3. Характеристики подвода и отвода энергии объектаабРис. 2.4. Статические характеристики каналов передачи объектаПри совместной работе каналов, используя принцип суперпозиции,получим уравнение статики объектаyo Ko Kox xo .(2.2)21Полученное уравнение называется уравнением статики объекта.Знаки членов правой части уравнения (2.2) определятся направленностьювоздействия каждого канала на выходную координату.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
