Реферат: Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном двигателе
Реферат: Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном двигателе
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;
Значения заданных параметров для исследуемой системы
Передаточная функция
Коэффициент усиления
Постоянная времени
Объекта
регулир-я
Чувств.
эл-та
Усилителя
Исполн.
мех-ма
Коррек
звена
К1
К2
К3
К4
Т0
Т1
К1
Т0р+1
К2
Т1р+1
К3
К4
р
К5р
1,1
1
10
0,5
3
1,1
Описание работы реальной системы:
В данной работе рассматривается система автоматического регулирования
температуры газов в газотурбинном двигателе самолета. КЗ, которое в данном
случае является реальным дифференцирующим звеном, реагирует на поступающий
сигнал от ОР и дифференцируя его во времени, прогнозирует изменение
температуры, т.е., система реагирует на малейшее отклонение температуры от
заданной, не допуская критического ее понижения. Затем сигнал из сумматора
поступает на усилитель, а с него на исполнительный механизм, который
выполняет
требуемую коррекцию температуры.
ХОД РАБОТЫ
1) САУ разомкнута.
Структурная схема:
На графике видно, что система неустойчива.
При аналитической проверке система будет являться устойчивой, если все корни
его характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости. Проверяется
это при помощи критерия устойчивости Гурвица. Согласно ему, для того, чтобы
корни характеристического уравнения лежали строго в левой полуплоскости,
необходимо и достаточно, чтобы главный определитель матрицы Гурвица и все его
диагональные миноры были больше нуля.
Передаточная функция:
где 3,3S3 +4,1S2 +S – характеристическое уравнение,
в котором а0=3,3, а1=4,1, а2=1, а3=0.
Поскольку свободный член характеристического уравнения равен нулю, значит
один из корней равен нулю, и отсюда следует, что система находится на грани
устойчивости.
2)САУ замкнута.
Структурная схема:
На графике зависимости видно, что система не устойчива.
Передаточная функция:
где 3,3S3 +4,1S2 +S +5,5– характеристическое уравнение,
в котором а1=3,3, а2=4,1, а3=1, а4=5,5
Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
D1=а1=3,3>0,
D2==а1·а2-а0·а3=4,1-18,15= -14,05<0
Следовательно, замкнутая система не устойчива.
2)САУ с корректирующим звеном.
На этом этапе лабораторной работы рассматривается данная система, но уже с
корректирующим звеном, для которого мы экспериментальным путём подбираем
коэффициент коррекции, при котором система была бы устойчивой.
Рассматривается два варианта, при k=0,1 и k=2.
а) Структурная схема:
График зависимости показывает, что система не устойчива.
Передаточная функция:
где – характеристическое уравнение,
в котором а0=3, а1=4, а2=1, а3=5,5
Исследуем устойчивость 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)
График зависимости показывает, что система не устойчива.
Передаточная функция:
где – характеристическое уравнение,
в котором а0=1,8, а1=3,9, а2=1, а3=5,5
Исследуем устойчивость 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 регулирования температуры
газов, поверялась ее устойчивость в зависимости от структуры.
В первом случае моделировалась разомкнутая САУ. Результаты исследования
показали, что она находится на границе устойчивости (температура газа в
газотурбинном двигателе непрерывно росла с течением времени), что указывает
на ненадежность системы, так как она может в любой момент перейти в
неустойчивое состояние.
Для повышения надежности системы вводится обратная отрицательная связь.
Однако система оставалась неустойчивой, т.е. температура газа колебалась.
На следующем этапе в систему было включено корректирующее звено, и
экспериментальным методом подбирался коэффициент, при котором система была бы
устойчивой, и время регулирования было бы минимальным. Исходя из показаний
графиков, и критерия Гаусса оптимальным коэффициентом КЗ является k=2.
Что касается самой среды моделирования, т.е. СИАМ, я могу сказать что она не
смотря на неудобный интерфейс позволяет производить довольно сложные расчеты,
если судить по документации, и позволяет увидеть результат моделирования
конкретной системы в виде графика. Также ее плюсом является простота в
эксплуатации и небольшие требования к вычислительной машине.
Главная
где:
ОР – объект регулирования;
ЧЭ – чувствительный элемент;
У – усилитель;
ИМ – исполнительный механизм;
КЗ – корректирующее звено;
Значения заданных параметров для исследуемой системы
где 3,3S3 +4,1S2 +S – характеристическое уравнение,
в котором а0=3,3, а1=4,1, а2=1, а3=0.
Поскольку свободный член характеристического уравнения равен нулю, значит
один из корней равен нулю, и отсюда следует, что система находится на грани
устойчивости.
2)САУ замкнута.
Структурная схема:
где 3,3S3 +4,1S2 +S +5,5– характеристическое уравнение,
в котором а1=3,3, а2=4,1, а3=1, а4=5,5
Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
D1=а1=3,3>0,
D2=
=а1·а2-а0·а3=4,1-18,15= -14,05<0
Следовательно, замкнутая система не устойчива.
2)САУ с корректирующим звеном.
На этом этапе лабораторной работы рассматривается данная система, но уже с
корректирующим звеном, для которого мы экспериментальным путём подбираем
коэффициент коррекции, при котором система была бы устойчивой.
Рассматривается два варианта, при k=0,1 и k=2.
а) Структурная схема:
Передаточная функция:
где 
– характеристическое уравнение,
в котором а0=3, а1=4, а2=1, а3=5,5
Исследуем устойчивость 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)
где 
– характеристическое уравнение,
в котором а0=1,8, а1=3,9, а2=1, а3=5,5
Исследуем устойчивость 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 регулирования температуры
газов, поверялась ее устойчивость в зависимости от структуры.
В первом случае моделировалась разомкнутая САУ. Результаты исследования
показали, что она находится на границе устойчивости (температура газа в
газотурбинном двигателе непрерывно росла с течением времени), что указывает
на ненадежность системы, так как она может в любой момент перейти в
неустойчивое состояние.
Для повышения надежности системы вводится обратная отрицательная связь.
Однако система оставалась неустойчивой, т.е. температура газа колебалась.
На следующем этапе в систему было включено корректирующее звено, и
экспериментальным методом подбирался коэффициент, при котором система была бы
устойчивой, и время регулирования было бы минимальным. Исходя из показаний
графиков, и критерия Гаусса оптимальным коэффициентом КЗ является k=2.
Что касается самой среды моделирования, т.е. СИАМ, я могу сказать что она не
смотря на неудобный интерфейс позволяет производить довольно сложные расчеты,
если судить по документации, и позволяет увидеть результат моделирования
конкретной системы в виде графика. Также ее плюсом является простота в
эксплуатации и небольшие требования к вычислительной машине.
