УСТРОЙСТВО ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ Советский патент 1970 года по МПК G06G7/62 

Изобретение относится к области аналоговой вычислительной техники.

Известно устройство для моделирования систем регулирования газотурбинных двигателей, содержащее электропривод постоянного тока с датчиком тока якоря генератора и тахогенератором, усилитель мощности, интегратор, нелинейный блок, блок формирования регулирующего воздействия но «отклонению, суммирующий блок, блок компенсации инерционности обмотки возбуждения генератора.

Известные устройства имеют значительную динамическую погрешность.

Предложенное устройство отличается тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности устройства, в нем выход интегратора соединен со входом нелинейного блока и входом блока формирования регулирующего воздействия по «отклонению, второй вход которого подключен к тахогенератору, а выходы нелинейного блока, блока формирования регулирующего воздействия по «отклонению, а также цепь входного сигнала интегратора и выход датчика тока якоря генератора подключены ко входам суммнрующего блока.

ную модель газотурбинного двигателя, интегратор 2 и систему управления электроприводом, куда входят: блок 5 формирования регулирующего воздействия по «отклонению,

нелинейный блок 4, суммирующий блок 5 и блок компенсации 6 инерционности обмотки возбуждения генератора усилителя мощности 7 электропривода постоянного тока 8, содержащего генератор 9, двигатель 10, датчик тока 11 якорной цепи, тахогенератор 12.

Сигнал управления /7„, пропорциональный числу оборотов ротора моделируемого газотурбинного двигателя, с выхода интегрирующего блока (интегратора) 2 поступает на

вход блока 3 формирования регулирующего воздействия по «отклонению. На второй вход этого же блока с выхода тахогенератора /2 поступает сигнал отрицательной обратной связи и„д, пропорциональный числу оборотов

пз вала электропривода. Сигнал At/ с выхода блока 3, равный в общем случае:

Ш К, (и„ - и„,) + к, (U, - UJ dt +

d(Un-Uns)

+ 3

25 dt

Разомкнутая цепь управления, предназначенная для быстрого и полного воспроизведения управляющего сигнала И „ представляет собой цепь сигнала U , полученного на входе интегрирующего блока 2 электронной модели и пропорционального угловому ускорению ротора моделируемого газотурбинного двигателя.

Вторая цепь управления по разомкнутому циклу включает в себя нелинейный блок 4, вырабатывающий сигнал U(п) для компенсации момента сопротивления нагрузки при изменении числа оборотов привода. Если момент сопротивления нагрузки является функцией не только числа оборотов, но и других параметров, необходимо корректировать выход нелинейного блока по этим параметрам, т, е. применить нелинейный блок от нескольких переменных.

Сигналы AU, и„, с/(„) поступают каждый

на свой вход суммирующего блока 5. На вход этого же блока с выхода датчика тока // якорной цепи поступает также сигнал глубокой отрицательной обратной связи по току якоря иj генератора 9. Выходной сигнал и суммирующего блока подается на вход блока компенсации 6 инерционности обмотки возбуждения генератора, а с его выхода - на вход усилителя мощности 7, питающего обмотку возбуждения генератора 9. Благодаря глубокой отрицательной обратной связи по току якоря генератора ток в якорной цепи электропривода мало зависит от скорости вращения электропривода и его величина поддерживается равной значению:

1,/,Ш + К,и„ + К,и(п),

где /С4, 5, Кв - коэффициенты усиления внутреннего замкнутого контура регулирования тока по соответствующим входам.

Блок компенсации 6 инерционности обмотки возбуждения генератора для улучшения динамики контура регулирования тока якорной цепи. Выходной сигнал этого блока t/ynp связан со входным U соотношением:

Uynp - 7 (. + т,, ) ,

где ГБГ-постоянная времени обмотки возбуждения генератора; Кл - коэффициент усиления.

В результате внутренний контур регулирования тока можно сделать практически безынерционным.

Регулирование скорости вращения электропривода осуществляется путем изменения величины тока / в его якорной цепи.

Уравнение движения вала двигателя электропривода:

(0,97/С,Ф) /, - М, (пэ), (1)

где у - суммарный момент инерции привода и нагрузки, приведенный к оси вращения; «3 -число оборотов привода; (0,97К Ф) - коэффициент, характеризующий магнитный поток двигателя; М (пэ)-момент сопрозависящий от

тивления на валу двигателя, числа оборотов. Учитывая, что

+ Ae(«),

(2) подстановки (2) и (1) имеем:

(7КеФ)К.и,+ + (0,97/;Г,Ф) К,и (п) - М, (пэ).

(3)

Пусть

(0,97/С,Ф) К,и„ - М, (пэ) 0.

(4)

Чтобы выполнить условие (4) требуется соответствующим образом подобрать нелинейную функцию U(n). Для этого необходимо предварительно разомкнуть систему по входам и и , снять зависимость установившегося :значения числа оборотов привода f/пэ от величины сигнала по входу t/(«). В нелинейный блок 4 закладывается характеристика, обратная снятой. В этом случае сигнал и (п) на выходе блока 4 представляет собой управляющее воздействие, компенсирующее момент сопротивления нагрузки по числу оборотов в установившемся режиме. С учетом (4) уравнение (3) можно представить в виде:

. (й,)1КеЩК ,

(5)

dt

30

„, „(0,9Ж.Ф) m.rf(0.97.).L, (6) J yJL Кп

°30

где Кп - передаточный коэффициент интегрирующего блока электронной модели газотурбинного двигателя.

Таким образом, из выражений (5) и (6) очевидно, что система с разомкнутыми цепями управления обеспечивает пропорциональность углового ускорения и числа оборотов вала привода угловому ускорению и числу оборотов ротора моделируемого газотурбинного двигателя.

В действительности соотношения (5) и (6) выполняются с некоторым приблил ением, так как не учитывается реакция якоря двигателя на переходных режимах и условие (4) выполняется приближенно. которая вырабатывает дополнительное регулирующее воздействие , ликвидируя тем самым ошибку по числу оборотов системы с разомкнутыми цепями управления. Динамическая погрешность замкнутой системы является уже погрешностью от погрешности системы с разомкнутыми цепями управлепия. Поэтому обшая погрешность всей установки может быть сделана весьма малой. Предмет изобретения Устройство для моделирования систем регулирования газотурбинных двигателей, содержащее электропривод постоянного тока с датчиком тока якоря генератора и тахогенератором, усилитель мощности, интегратор, нелинейный блок, блок формирования регулирующего воздействия по «отклонению, суммирующий блок, блок компенсации инерционности обмотки возбуждения генератора, отличающееся тем, что, с целью уменьшения динамической погрешности устройства, в нем выход интегратора соединен со входом нелинейного блока и входом блока формирования регулирующего воздействия по «отклонению, второй вход которого подключен к тахогенерагору, а выходы нелинейного блока, блока формирования регулирующего воздействия по «отклонению, а также цепь входного сигнала интегратора и выход датчика тока якоря генератора подключены ко входам суммирующего блока.

..

J

1Г:ГU-Tr:L

Л

91