Постановка завдання
Метою даної курсової роботи є:
В§ побудова математичної моделі ДД;
В§ побудова математичної моделі РУ;
В§ дослідження впливу нелінійності на характеристики двигуна, порівняльний аналіз з раніше отриманими результатами;
В§ розробка схеми управління кроковим двигуном:
o втягування штока;
o висунення штока;
o перемикання між режимами;
* розробка схеми формування керуючого сигналу.
Введення
За подачу палива в ДД відповідає ТНВД, який управляється за допомогою РУ. Такий спосіб керування не є оптимальним з точки зору економії палива. В інших розвинених країнах подача палива здійснюється за допомогою електронного уприскування палива безпосередньо в циліндр. Так як в нашій країні все ДД оснащені ТНВД, перехід на такий спосіб подачі палива є економічно не вигідним. Тому для підвищення продуктивності ДД, збільшення економії витрати палива прийнято рішення замість РУ використовувати гідрорегулятор, керований за допомогою системи управління (СУ), побудованої на основі МК.
На початковому етапі потрібно вийти характеристики РУ, які ми будемо використовувати в як еталонні, при проектуванні СУ. Для отримання характеристик потрібно побудувати математичні моделі та промоделювати їх у пакеті Simulink.
В якості альтернативного РУ, будемо використовувати кроковий двигун з сервоприводом, для якого потрібно розробити схеми управління і підключення, програмне забезпечення.
1.Загальні відомості побудови математичної моделі
Математичний опис тягово-динамічних процесів полягає у складанні диференціальних рівнянь, що відображають механізм перетворення вхідної координати у вихідну по кожному елементу структурної схеми (див. рис.1). Сукупність таких рівнянь і опису зовнішніх впливів на систему, обмежень і початкових умов, функціональних і кінематичних залежностей і є математичною моделлю динамічного процесу.
В
Рис.1. Структурна схема САР двигуна. br/>
При дослідженнях роботи двигуна і регулятора в сталому режимі (коливання « маломуВ») прийнято використовувати лінеаризовані диференціальні рівняння. Це значить, що нелінійну характеристику елемента замінюють лінійної на невеликому ділянці, де відбуваються коливання щодо деякого середнього положення. У теорії регулювання показано, що похибка від такого припущення мала, тому воно цілком коректно.
Слід відзначити, що така істотна нелінійність системи, як злам регуляторної характеристики на стику регуляторного і корректорная ділянок, не може бути лінеаризована без великої погрішності. Тому функціональна залежність, що відображає цю нелінійність, повинна бути описана в математичній моделі в повних координатах, а не в збільшеннях.
Достовірність математичного опису тягово-динамічних процесів значною мірою залежить від повноти обліку оснащеності трактора механізмами і системами, що впливають на його динамічні властивості. Розглянемо диференціальні рівняння, описують процес регулювання частоти обертання колінчастого вала двигуна для таких конструктивних варіантів як двигун з вільним впуском і трактор з механічною трансмісією.
1.1 Рівняння двигуна
Складаючи рівняння руху цього елемента, необхідно пов'язати у відповідності зі структурною схемою (див. рис.1) зміна моменту опору на колінчастому валу зі зміною його кутовий швидкості. Таким чином, роботу двигуна з сталим навантаженням описують рівнянням руху (обертання) колінчастого валу.
При дії на двигун постійним моментом опору рівноважний стан описується рівністю:
, (1)
де - крутний момент двигуна.
При введенні в систему обурення у вигляді збільшення моменту опору рівноважний стан системи порушиться. Виникла різниця моментів викличе прискорення або уповільнення кутової швидкості колінчастого вала двигуна, внаслідок чого виникнуть інерційні сили
, (2)
де - момент інерції дорівнює сумі моменту інерції обертових деталей двигуна, приведений до колінчастого валу і моменту інерції обертових деталей веденої частини муфти зчеплення.
Рівняння (2) є рівнянням руху колінчастого двигуна в повних координатах. p> Відомо, що крутний момент двигуна є функцією двох змінних: кутовий швидкості колінчастого вала двигуна і положення рейки паливного насоса, тобто . Для апроксимації цієї функції використовують різні методи: метод опорних кривих з нелінійної інтерполяцією між ними, апроксимацію поліномами другого або третього ступеня та ін [1]
Розглянемо детальніше метод опорних кривих. В якості опорних кривих вибираються швидкісні характеристики двигуна (рис.2.) зняті за ГОСТ 18509-73 при закріпленої рейці (або дозаторі) регулятора паливного насоса. br/>В
Рис.2. Швидкісні характеристики двигуна СМД-60 при різних положеннях рейки паливного насоса (h).
В
У Згідно із зазначеним м...
