Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение позволяет повысить точность регулирования путем повышения помехоустойчивости процесса идентификации параметров двигателя и компенсации влияния момента нагрузки двигателя. Регулятор содержит источник задающего сигнала, два сумматора, корректирующее устройство, два блока умножения, датчик частоты вращения, датчик перемещения топливодозирующего органа, исполнительный элемент топливодозирующего органа и блок идентификации. Блок идентификации содержит четыре интегратора, три сумматора, четыре блока умножения и блок вычисления обратной функции. При изменении скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя блок идентификации вырабатывает сигналы, компенсирующие изменение параметров двигателя и момента нагрузки, что приводит к стабилизации динамических характеристик двигателя. Использование интеграторов в блоке идентификации обеспечивает повышение помехозащищенности и точности работы регулятора. 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 F 02 D 41/02, 29/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР !ЗАВЯЗ .;ыЯ%ЩН

«ОТЕiaA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4375080/25-06 (22) 08.02.88 (46) 30.06.90. Бюл. М 24 (71) Челябинский политехнический институт им.Ленинского комсомола (72) В.И.Долбенков (53) 621,43-55(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 1408095, кл. F 02 D 41/14, 1986. (54) РЕГУЛЯТОР ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (57) Изобретение позволяет повысить точность регулирования путем повышения помехоустойчивости процесса идентификации параметров двигателя и компенсации влияния момента нагрузки двигателя. Регулятор содержит источник задающего сигнала, два

Изобретение относится к двигателестроению, а именно к системам электрического регулирования частоты вращения двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение точности регулирования путем повышения помехоустойчивости процесса идентификации и компенсации влияния момента .нагрузки двигателя.

На чертеже показана структурная схема регулятора.

Регулятор содержит источник 1 задающего сигнала, первый сумматор 2 с двумя входами, корректирующее устройство 3, второй сумматор 4 с тремя входами, первый блок 5 умножения, второй блок 6 умножения, исполнительный элемент 7 топливодо,, Я2,, 1574877 А1 сумматора, корректирующее устройство, два блока умножения, датчик частоты вращения, датчик перемещения топливодозирующего органа, исполнительный элемент топливодозирующего органа и блок идентификации. Блок идентификации содержит четыре интегратора, три сумматора, четыре блока умножения и блок вычисления обратной функции. При изменении скоростного и нагрузочного режимов работы двигателя блок идентификации вырабатывает сигналы, компенсирующие изменение параметров двигателя и момента нагрузки, что приводит к стабилизации динамических характеристик двигателя. Использование интеграторов в блоке идентификации обеспечивает повышение помехозащищен-. ности и точности работы регулятора, 1 ил. зирующего органа, датчик 8 частоты вращения, датчик 9 перемещения топливодозирующего органа и блок 10 идентификации. На схеме показана структурная схема 11 двигателя, Блок 10 идентификации параметров двигателя и момента нагрузки содержит блок 12 вычисления обратной функции, четыре интегратора (первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16), третий сумматор

17 с тремя входами, четвертый сумматор 18 с двумя входами и четыре блока умножения (третий 19, четвертый 20, пятый 21 и шестой

22), Суммирующий вход сумматора 2 соединен с источником 1 задающего сигнала, вычитающий вход — с выходом датчика 8 частоты вращения и первым входом блока 5

30 умножения, э выход =- с входом корректиру ющего устройства 3, Первый суммирующий вход сумматора 4 соединен с выходом корректирующего устройства, вычитающий вход — с выходом блока 5 умножения, э выход — с первым входом блока 6 умножения, выход которого связан с входом исполнительного элемента 7 топливодозирующего органа. Два суммирующих входа сумматора

17 соединены соответственно с выходами (блоков 19 и 20 умножения, а выход — с BxaIäoì интегратора 13. Вычитающий вход сум матора 18 соединен с выходом интегратора 13 и первыми входами блоков 20 и 21 умно жения, суммирующий вход — с выходом дат, чика 8 частоты вращения, э выход — с вторым входом блока 21 умножения, входом интег: ратора 14 и одним входом блока 22 умноже, :ния, другой вход которого соединен с выходом датчика 9 перемещения, а выход— с входом интегратора 15. Вход интегратора

16 соединен с выходом блока 21 умножения, а выход — с вторыми входами блоков 20 и 5 умножения. Выход интегратора 15 соединен с вторым входом блока 19 умножения и входом блока 12 вычисления обратной функции, выход которого соединен с вторым входом блока 6 умножения. Выход интеграторэ 14 соединен с вычитающим входом сумматора 17 и вторым суммирующим входом сумматора 4.

В блоке 10 идентификации интегратор

13, сумматор 17 и блоки 19 и 20 умножения составляют модель двигателя, На структурной схеме использованы следующие обозначения: 0з — входной задающий сигнал, источника 1; Ue — сигнал, пропорциональный ошибке отработки задающего сигнала;

М4(з) — передаточная функция корректиру.ющего устройства 3; V — выходной сигнал корректирующего устройства; И4Э(з) — передаточная функция исполнительного элемента топливодозирующего органа; перемещение топливодозирующего органа;

Uh — выходной сигнал датчика топливодозирующего органа; в — частота вращения вала двигателя, Ов- выходной сигнал датчика 9 частоты вращения, Wh(s) — передаточная функция датчика топливодозирующего органа; N/gs) — передаточная функция датчика частоты вращения двигателя; а, Ь— параметры двигателя, эквивалентные по физическому смыслу соответственно фактору устойчивости и эффективности топливоподачи двигателя; Мн — момент нагрузки, приведенный к валу двигателя; вм — частота вращения модели двигателя, е — координатная ошибка идентификации, а,6,0, — оценки параметров двигателя и момента нагрузки, P,у,с{ - положительные постоянные коэффициенты.

На структурной схеме реализованы следующие зависимости; дифференциальное уравнение двигателя

N=3N +b tl-М ; дифференциальное уравнение модели двигателя в = а в + оо и — 0н, уравнение ошибки идентификации е =в-вм алгоритм идентификации

da1 о61, бК вЂ” 1 — =-ев„; = — еп, . "= — е.

dt /3 dt 7 dt d

Синтез блока идентификации осуществлен методом настраиваемой модели в сочетании с,прямым методом Ляпунова. При синтезе были приняты следующие допущения: быстродействие датчиков перемещения и частоты вращения, а также исполнительного элемента топливодозирующего органа является достаточно высоким, благодаря чему можно пренебречь их передаточными функциями, т.е, считать, что

Нь(з) = М4 (з) = й{„ (з) = 1; двигатель с нагрузкой устойчив на всех рабочих режимах, т.е. его параметр а, зависящий от фактора устойчивости, всегда отрицателен а<0; скорости изменения идентифицируемых параметров малы, т.е, da db dMH» — =О,— =О, =О.

dt dt dt

В случаях, когда последнее условие не выполняется, регулятор будет давать динамическую ошибку, исчезающую на устано. вившемся режиме, Регулятор работает следующим образом. .

В процессе функционирования двигателя изменяются его параметры а и Ь, а также момент нагрузки Мн, что вызывает нарушения нормального режима работы системы регулирования. При этом блок 10 идентификации вырабатывает оценки параметров двигателя а и b и момента нагрузки 0>, с помощью которых регулятор осуществляет компенсацию изменения, указанных параметров.

Алгоритм работы блока идентификации, синтезированный с использованием метода настраиваемой модели, описывается следующими дифференциальными уравнениями:

da 1

=,- =р.е ш

d8 «1 „ б1 )

d0„„1. — е

dt d

10

20

При точной настройке блока идентификации на установившемся режиме работы двигателя . а=а, о=ЬиМн=Мн, что позволяет полностью скомпенсировать изменеНия параметров а, Ь и М<.

В результате, передаточная функция

"Выход корректирующего звена — частота вращения вала двигателя" становится постоянной, ve зависящей от режимов работы двигателя, и принимает вид

Повышение точности регулирования достигается за счет компенсации отрицательного влияния момента нагрузки, а также за счет использования интеграторов в блоке идентификации, что позволяет избежать усиления высокочастотных помех сигналов датчиков, обусловленных электромагнитными наводками, пульсациями питания, вибрацией, импульсным характером работы двигателя и другими факторами.

Формула изобретения

Регулятор частоты вращения двигателя внутреннего сгорания, содержащий датчик частоты вращения,,вала двигателя, датчик перемещения топливадозирующего органа, исполнительный элемент топливодозирующего органа, два сумматора с двумя входами, два блока умножения, корректирующее устройство, источник задающс "о сигнала и блок идентификации, причем суммирующий вход первого сумматора соединен с источником задающего сигнала, вычитающий вход — с выходом датчика частоты вращения и первым входом первого блока умножения, а выход — с входом корректирующего устройства, выход которого соединен с суммирующим входом второго сумматора. вычитающий вход которого соединен с выходом первого блока умножения, а выход — с первым входом второго блока умножения, выход которого соединен с входом исполнительного элемента, а блок идентификации соединен своими входами с выходами датчика частоты вращения и датчика перемещения, а выходами — с вторыми входами первого и второго блоков умножения, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, второй сумматор дополнительно снабжен третьим входом, а блок идентификации выполнен в виде четырех интеграторов, четырех блоков умножения, третьего сумматора с тремя входами, четвертого сумматора с двумя входами и блока вычисления обратной функции, причем два суммирующих входа третьего сумматора соединены соответственно с выходами третьего и четвертого блоков умножения, а выход третьего сумматора соединен с входом первого интегратора, выход которого соединен с первыми входами четвертого и пятого блоков умножения и вычитающим входом четвертого сумматора, суммирующий вход которого соединен с выходам датчика частоты вращения,а выход — с вторым входом пятого блока умножения, входом второго интегратора и одним входом шестого блока умножения, другой вход которого соединен с первым входом третьего блока умножения и выходом датчика перемещения, а выход — с вхо- ° дом третьего интегратора, выход пятого блока умножения соединен с входом четвертого интегратора, выход которого соединен с вторыми входами четвертого и первого блоков умножения, выход третьего интегратора соединен с вторым входом третьего блока умножения и входом блока вычисления обратной функции, выход которого соединен с вторым входом второго блока умножения, а выход второго интегратора соединен с вычитающим входом третьего сумматора и дополнительным суммирующим входом второго сумматора.

1574877

Составитель Б.Никаноров

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор Л.Патай

Редактор М.Келемеш

Производственно-издательский комбинат Г атент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 1770 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5