Разработка системы автоматического управления газотурбинным двигателем с селектором - Дипломная работа

Разработка системы автоматического управления газотурбинным двигателем с селекторомОбъясняется это, с одной стороны, сложностью рабочих процессов, протекающих в двигателях, а с другой - необходимостью оптимизации этих процессов для получения приемлемых удельных характеристик (удельные расход топлива и тяга, заданная надежность и другие), определяющих совершенство двигателя. Системы автоматического управления (САУ) двигателями должны удовлетворять ряду требований, важнейшими из которых являются: · обеспечение необходимого качества регулирования по основным параметрам рабочего процесса · выдерживание оптимальных параметров рабочего процесса, при которых получаются приемлемые удельные характеристики Эффективность СУ зависит прежде всего от ее удельных показателей (удельной тяги, удельной массы и удельного расхода топлива) и от эксплутационных высотно-скоростных и дроссельных характеристик на форсажных и бесфорсажных режимах. Для этого ему потребовались бы приборы, сообщающие информацию о задачах и результатах управления в любой момент времени, рычаги для приведения в действие управляющих органов и знание законов управления.Силовая установка (СУ) состоит из двигателей (один или несколько) с их системами управления, запуска, топливопитания, а также входных и выходных устройств для реверса тяги и движителей в виде воздушных винтов. Двигатель составляет основу СУ, которая предназначена для создания необходимой для полета ЛА тяги. Реактивным называют двигатель, тяга которого представляет собой силу реакции потока продуктов сгорания топлива, получающего ускорение в самом двигателе и вытекающего из него в окружающую среду со скоростью, большей скорости полета. Воздушно-реактивные двигатели (ВРД) - это двигатели, в которых химическая реакция окисления топлива осуществляется за счет кислорода атмосферного воздуха. Сжигание дополнительного количества топлива в форсажной камере приводит к росту температуры газов и скорости их истечения, а следовательно, к росту тяги двигателя ТРДФ.Получим уравнения движения силовых установок с различными типами ГТД как объектов управления при малых отклонениях режима работы от исходного установившегося. Для двухвального ТРД уравнения движения роторов турбокомпрессоров высокого и низкого давлений при неизменных внешних условиях запишутся следующим образом: После линеаризации и введения относительных величин приходим к следующей системе дифференциальных уравнений: (1.2) Отметим, что Система (2) может быть записана в векторно-матричной форме где-векторы входных и выходных координат; матрицы полиномов от параметра дифференцирования : Приравнивания к нулю определитель матрицы получим характеристическое уравнение объекта управленияПервая показывает зависимость тяги и других внутридвигательных параметров от частоты вращения, вторые-зависимость тяги двигателя от высоты и скорости полета и являются существенными при согласовании характеристик самолета и двигателя. Сюда относятся ограничения по предельно допустимым параметрам: температуре газов, частотам вращения валов турбокомпрессора, максимальному и минимальному значениям ускорений и т. д. Область допустимых режимов работы ГТД: 1-ограничение ; 2 - граница газодинамической устойчивости; 3 - граница устойчивой работы двигателя на режимах минимальной тяги; 4 - граница устойчивого горения в камере сгорания; 5 - линия установившихся режимов двигателя. Для устранения отрицательного влияния взаимодействия регуляторов на характеристики САР с одним регулирующим фактором применяют системы, которые помимо каналов управления и регулирования содержат еще и селектор, позволяющий исключить зону совместной работы регуляторов и тем самым улучшить характеристики системы в целом. Селекторы обеспечивают во всех условиях работы системы воздействие на регулирующий фактор только одного регулятора, включаемого в работу в зависимости от режима работы двигателя.Структурная схема будет иметь вид как в приложении 1.Схема представляет собой систему автоматического регулирования и отображения информации, с резервной системой отображения информации для повышения надежности для двух вального двигателя. Расход топлива регулируется по трем каналам, это канал частоты вращения роторов высокого и низкого давлений, а также канал регулирования температуры газов за ротором высокого давления. Датчики снимают сигналы соответствующие им и передают их на регуляторы.Канал регулирования частоты вращения состоит из регулятора частоты вращения, собранного на операционных усилителях DA1, DA2, DA3.Операционный усилитель DA2 является элементом сравнения, а значение задающего воздействия подается на DA1.Индукционные преобразователи, в качестве естественной входной величины имеют скорость механического перемещения и поэтому непосредственно могут применяться в приборах для измерения скорости линейных или угловых перемещений.

Содержание

1. Введение. Обзор литературы, формулировка проблемы и методов ее решения

1.1 Силовые установки и принцип их работы

1.2 Математические модели силовых установок

2. Теоретическое обоснование структуры и функциональных свойств технического объекта

2.1 Система автоматического управления силовыми установками

2.2 Структурная схема и ее описание

2.3 Описание работы схемы и составляющих ее устройств

3. Проектирование объекта на основе результатов теоретических исследований

3.1 Канал регулирования частоты

3.2 Расчет операционного усилителя

3.3 Измеритель частоты вращения

3.4 Проектирование и расчет датчика

3.5 Канал регулирования температуры

3.6 Выбор и принцип работы термопары

3.7 Расчет элементов термометра

3.8 Расчет термопары

3.9 Расчет и анализ погрешностей

3.10 Принцип работы и описание селектора

3.11 Исполнительное устройство

3.12 Система управления

3.13 Система индикации

3.14 Моделирование системы в Matlab 6.5

4. Заключение

5. Список литературы

6. Приложения.