Адаптивная система управления параллельно работающими дизельными установками Советский патент 1985 года по МПК G05B13/00 

Изобретение относится к автоматике, в частности к адаптивным система управления, и может быть использовано, например, на буровых.

Цель изобретения - повьшение качества процессов управления, увеличение моторесурсов и экономия топлива.

На фиг. 1 представлена структур ная схема предлагаемой адаптивной системы управления параллельно работающими дизельными установками; на фиг. 2 - вариант схемы реализации идентификатора параметров режима с вычислителем коэффициента фильтра; на фиг. 3 - вариант схемы реализации корректирующего фипьтра.

Система содержит последовательно соединенные задатчик 1 положения, корректирующий фильтр 2, блок 3 сумматоров, блок 4 регуляторов, блок 5 исполнительных механизмов (с ручным и автоматическим управлением), блок б дизелей, блок 7 муфт сцепления, редуктор 8, датчик 9 оборотов, преобразователь 10 обороты-ток и идентификатор 11 параметров режима с вычислителем коэффициента фильтра подключенный к второму входу корректирующего фильтра 2, последовательно соединенные блок 12 датчиков положения и блок 13 преобразователей положение-ток, причем его выходы подключены к входам блока 3 сумматоров и.идентификатора 11 параметров режима с вычислителем коэффициентов фильтра, а входы блока 12 датчиков положения соединены с. выходами блока 5 исполнительных механизмрв, блок 14 индикаторов оборотов, подключенный к выходу блока 6 дизелей.

Блок 11 содержит последовательно соединенные дифференциатор 15, вход которого соединен с выходом блока 10, модуль 16, множитель 17, нестационарное инерционное звено 18, компаратор 19, сумматор 20, интегратор 21, множитель 22 и усилитель 23, подключенный к другому входу сумматора 20, последовательно соединенные задатчик 24 режима и компаратор 25, вход которого соединен с выходом модуля 16, а выход с вторым входом множителя 17, последовательно соединенные усилитель 26, компаратор 27, блок 28 задержки и элемент И 29, второй вход которого

соединен через элемент НЕТ 30 с выходом компаратора 27, последовательно соединенные сумматор 31, к входам которого подключены выходы блока 13, усилитель 32, множитель 33, ключ 34 и блок 35 запоминания, а также содержит одновибратор 36. Выход множителя 17 соединен с вторыми входами компараторов 19 и 27. Вход усилителя 26 подключен к выходу нестационарного инерционного звена 18. Выход, интегратора 21 соединен с вторым входом множителя 33, а выход элемента И 29 подключен к входу элемента ИЛИ 37 блока 18 и соединен через одновибратор 36 с вторым входом ключа 34, выход же элемента ИЛИ 37 соединен с другим входом множителя 22.

Нестационарное инерционное звено 18 содержит последовательно соединенные интегратор 38, выход которого является выходом блока 18, сумматор

39,другой вход которого соединен с выходом множителя 17, и переключатель

40,второй вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 37. Выход переключателя 40 соединен с входами усилителей 41 или 42, выходы которых, подключены к входам интегратора 38. Выход компаратора 19 соединен с другим входом элемента ИЛИ 37 через элемент НЕТ 43 (не показан).

Корректирующий фильтр 2 содержит сумматор 44, связанный с входами сумматора 45 соответственно через последовательно соединенные усилитель 46 и интегратор 47 и последовательно соединенные усилитель 48 и множитель 49, вход которого подключен к выходу блока 11. Выход интегратора 47 и блока 1 подключены к входам сумматора 44, а выход сумматора 45 является выходом фильтра 2.

Система работает следующим образом.

Этап включения i-ro дизеля, (i-1) дизелей работают. С помощью ручного управления исполнительным механизмом 5- блока 5 на основе информации с блока 14 индикаторов оборотов обеспечивается равенство оборотов дизеля 6- блока 6 дизелей 6 с (i-1) работающими. После этого ручной режим управления исполнительным механизмом 5- переводится на автоматический и в дальнейшем управляется с помощью регулятора 4 из

31

блока 4 регуляторов, а включаемый дизель 6. ,за1Ф1кается через механическую муфту сцепления блока 7 муфт сцепления на общий редуктор 8 Этап работы. Сигнал, сформированньй подключенным к выходу исполнительного механизма 5 ( ..., п) блока 5 исполнительных механизмов датчиком 12 положения блока 12 датчиков положения, преобразуется в йлектричес.кий с помощью преобразователя 13 положение-ток блока 13 преобразователей положение-ток. CjTMMaTopoM 3 блока 3 сумматоров формируется сигнал рассогласования между сигналом с преобразователя 13 положение-ток и преобразованным корректирующим фильтром 2 сигналом с задатчика 1 положения. С помощью этого сигнала, поступающего на вход регулятора 4 блока 4 регуляторов,, регулятором 4i вырабатывается сигнал, реапизую1ций линейный закон управления. Полученный сигнал поступает на вход исполнительного механизма 5- блока 5 и далее, последовательно преобразуясь исполнительным механизмом 5 блока 5, дизелем 6, блока 6 дизелей, муфтой 7 сцепления блока 7 муфт сцепления и редуктором 8, оказьгоается выходным сигналом системы. Сигнал, сформированный подключенным к редуктору 8 датчиком оборотов, преобразуется в электрический с помощью преобразователя 10 обороты-ток и вместе с сигналами с блока 13 преобразователей положение-ток поступает на вход идентификатора 11 параметров режима с вычислителем коэффициента фильтра. Блоком 11 формируется , на основе которого изменяется значение Tj,jp в передаточной функции корректирующего фильтра 2 В1ада

ГТко.

WiP)

Т,РН

где у, Т(, - постоянные.

Идентификатор 11 параметров режима с вычислителем коэффициента фильтра ра.ботает соедующим образом. Сигнал и) с выхода блока 10, последовательно преобразуясь дифференциатором 15, модулем 16 и множителем 17, поступает на вход нестационарного инерционного звена 18, если (со) больше значения сигнала сГ с задат39394

чика -24 режима. Сравнение осуществляется компаратором 25, вырабатывающим единичный сигнал при (LU ) сЛ . И нулевой в противном случае. Постоян5 ная времени нестационарного инерционного звена 18, состоящего из 37-43, равна Т , если сигнал с элемента ИЛИ 37 равен 1, и Tj ( Tj Т ) в противном случае. 0 Компаратор 19 вырабатывает нулевой

Lj. О, если (Jgx и

сигнал

БМХ

19

единичньй в противном случае ( Ug , Ueux входной и выходной сигналы блока 18). Блоки 20-23 представляют

5 собой инерционное звено с малой постоянной времени, если сигнал с элемента ИЛИ 37 1 и интегратор 21, если 0637 0. Компаратор 27 вырабатывает нулевой сигнал, если

0 UBX (oi 0,7+0,1) , и единичньй в противном случае. Блок задержки сдвигает во времени полученньй с блока 27 сигнал на фиксированньй небольшой промежуток времени. Оба этих сигнала, один непосредственно, а другой ( 0 27 ) преобразуясь элементом НЕТ 30, поступают на входы элемента И 29. Все сигналы, поступающие с выходов блока 13 усредняются (сумма сигналов, деленная на их число) с помощью сумма. тора 31 и усилителя 32. Полученньй таким образом сигнал перемножается множителем 33 с сигналом с интегратора 21 и поступает на вход блока 35 запоминания, когда значение меняется с нуля на единицу. Этот сигнал и есть выход идентификатора 11 параметров режима с вычисхштелем коэффициента фильтра.

0 -. Таким образом, получаемое усредненное значение относительных положений топливных реек (от нуля до единицы, причем единица соответствует полностью открытому состоянию) можно

5 считать обратно пропорциональным

коэффициенту усиления дизелей. Логика блока 11 устроена так, что в момент изменения нуля на единицу, значение сигнала с интегратора

0 21 пропорционально промежутку времени между моментом максимума и моментом, когда сигнал (и)) достигает от максимума. В этот момент сигнал с множителя 33 характеризует

5 обобщенное время двигателей, их

инерционность. Поэтому это значение и фиксируется в блоке 35 запоминания, ибо только в этот момент одновибратор 36 вьщает логическую 1 к аамыкает ключ 34. После этого, в силу логики, входные и выходные сигналы блоков 18 и 21 обнуляются. (Это происходит в течение времени задержки блока 28 с момента изменения с НУЛЯ на единицу).

В предлагаемом техническом решении происходит равенство относительных мощностей, отдаваемых каждым дизелем в отдельности. Это следует непосредственно из синхронизации дизелей по оборотам и относительному положению топливных реек.

В процессе функционирования меняются динамические и.статистические характеристики дизелей.. Перестройка в соответствии с этими изменениями

коэффициента корректирукяцего фильтра позволяет обеспечить квазиоптимальность переходных процессов, т.е.

5 повышается качество процессов управления. Время перехода с одного режима на другой уменьшается, двигатели большее время работают в одном и том же стационарном режиме, что

to увеличивает их моторесурсы. А так как режим функционирования далек от критического и близок к номинальному, наиболее экономичному в смысле потребления энергии, необходимой для

15 функционирования всей системы в целом, то предлагаемая система по сравнению с известной обеспечивает снижение энергоемкости процесса управления, так как экономит топливо.

АДАПТИВНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПАРАЛЛЕЛЬНО РАБОТАКЩИМИ ДИЗЕЛЬНЫМИ УСТАНОВКАМИ, содержащая последовательно соединенные блок сумматоров, блок регуляторов, .блок исполнительных механизмов, блок дизелей, блок муфт сцепления, редуктор, выход которого является выходом системы, датчик оборотов и преобразователь обороты-ток, а также блок индикаторов оборотов, подключенный к выходам блока дизелей, и задатчик положения, отличающаяся тем, что, с целью повышения качества процессов управления, увеличения моторесурсов и экономии топлива, она дополнительно содержит последовательно соединенные идентификатор параметров режима с вычислителем коэффициента фильтра и корректирующий фильтр, последовательно соединенные блок датчиков положения и блок преобразователей положение-ток, выходы которого (Л подключены к первым входам блока сумматоров, выход задатчика положе- ния через корректирующий фильтр соединен с вторыми входами блока сумматоров, выходы блока преобразователей положение-ток и выход- преобразователя обороты-ток подклочены к соответству00 00 ющим входам идентификатора параметров режима с вычислителем коэффициента со со со фильтра, а выходы блока датчиков положения подключены к выходам блока исполнительных механизмов.

иг. 3