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 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: 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.