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;

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

Т0 р+1

К2

Т1 р+1

К3

К4

р

К5 р 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:

D11 =3,3>0,

D2 = а2 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:

D11 =3>0,

D2 =1 ·а20 ·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:

D11 =1,8>0,

D2 =1 ·а20 ·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.

Похожие материалы

Разработка и исследование системы автоматического регулирования температуры электропечи на базе промышленного регулятора Р-111
Анализ системы автоматического регулирования температуры воздуха в животноводческом помещении
Анализ системы автоматического регулирования температуры приточного воздуха в картофелехранилище
Анализ системы автоматического регулирования температуры теплоносителя в агрегате АВМ
Анализ систем автоматического регулирования температуры поливной воды в теплице
Расчёт электронного автоматического моста
Система автоматического регулирования
Проект системы автоматического управления температуры печи
Система автоматического регулирования температуры воды на выходе теплообменника в тепломагистрал
Исследование линейных и нелинейных систем управления