Реферат: 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;
Значениязаданных параметров для исследуемой системы
Передаточная функция Коэффициент усиления Постоянная времени
Объекта
регулир-я
Чувств.
эл-та
УсилителяИсполн.
мех-ма
Коррек
звена
К1
К2
К3
К4
Т0
Т1
К1 Т0р+1 К2 Т1р+1К3
К4
р
К5р
1,1 1 10 0,5 3 1,1 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />Описание работыреальной системы:
В данной работе рассматривается системаавтоматического регулирования температуры газов в газотурбинном двигателесамолета. КЗ, которое в данном случае является реальным дифференцирующимзвеном, реагирует на поступающий сигнал от ОР и дифференцируя его во времени,прогнозирует изменение температуры, т.е., система реагирует на малейшееотклонение температуры от заданной, не допуская критического ее понижения.Затем сигнал из сумматора поступает на усилитель, а с него на исполнительныймеханизм, который выполняет
требуемую коррекцию температуры.
ХОД РАБОТЫ
1) САУ разомкнута.
Структурнаясхема:
/> /> /> /> /> /> /> /> <td/>/>
На графике видно, что система неустойчива.
При аналитической проверке система будет являтьсяустойчивой, если все корни его характеристического уравнения лежат в левойполуплоскости. Проверяется это при помощи критерия устойчивости Гурвица.Согласно ему, для того, чтобы корни характеристического уравнения лежалистрого в левой полуплоскости, необходимо и достаточно, чтобы главныйопределитель матрицы Гурвица и все его диагональные миноры были больше нуля.
Передаточная функция:
/>
где 3,3S3 +4,1S2 +S – характеристическое уравнение,
в которома0=3,3, а1=4,1, а2=1, а3=0.
Посколькусвободный член характеристического уравнения равен нулю, значит один из корнейравен нулю, и отсюда следует, что системанаходится на грани устойчивости.
2)САУ замкнута.
Структурнаясхема:
/> /> /> /> /> /> /> /> <td/>/>
Награфике зависимостивидно, что система не устойчива.
Передаточная функция:
/>
где 3,3S3 +4,1S2 +S +5,5– характеристическое уравнение,
в которома1=3,3, а2=4,1, а3=1, а4=5,5
Исследуемустойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
D1=а1=3,3>0,
D2=/>=а1·а2-а0·а3=4,1-18,15= -14,05<0
Следовательно, замкнутаясистема не устойчива.
2)САУ с корректирующимзвеном.
На этом этапе лабораторной работырассматривается данная система, но уже с корректирующим звеном, для которого мыэкспериментальным путём подбираем коэффициент коррекции, при котором системабыла бы устойчивой. Рассматривается два варианта, при k=0,1 и k=2.
а)Структурная схема:
/>
/> <td/>/>
Графикзависимости показывает, что система не устойчива./>
Передаточная функция:
/>
где />– характеристическоеуравнение,
в которома0=3, а1=4, а2=1, а3=5,5
Исследуемустойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
D1=а1=3>0,
D2=/>=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)
/>
Графикзависимости показывает, что система не устойчива.
Передаточная функция:
/>
где />– характеристическое уравнение,
в которома0=1,8, а1=3,9, а2=1, а3=5,5
Исследуемустойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
D1=а1=1,8>0,
D2=/>=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 регулированиятемпературы газов, поверялась ее устойчивость в зависимости от структуры.
В первом случае моделировалась разомкнутая САУ. Результатыисследования показали, что она находится на границе устойчивости (температурагаза в газотурбинном двигателе непрерывно росла с течением времени), чтоуказывает на ненадежность системы, так как она может в любой момент перейти внеустойчивое состояние.
Для повышения надежности системы вводится обратная отрицательнаясвязь. Однако система оставалась неустойчивой, т.е. температура газаколебалась.
На следующем этапе в систему было включено корректирующее звено, иэкспериментальным методом подбирался коэффициент, при котором система была быустойчивой, и время регулирования было бы минимальным. Исходя из показанийграфиков, и критерия Гаусса оптимальным коэффициентом КЗ является k=2.
Что касается самой среды моделирования, т.е. СИАМ, я могу сказать чтоона не смотря на неудобный интерфейс позволяет производить довольно сложныерасчеты, если судить по документации, и позволяет увидеть результатмоделирования конкретной системы в виде графика. Также ее плюсом являетсяпростота в эксплуатации и небольшие требования к вычислительной машине.