Сущность реактивного двигателя, синтез управления для регулирования суммарной степенью расширения газа. Выбор стружкосигнализатора и термостружкосигнализатора, условия инвариантности. Выбор датчика давления и блока питания, управление оборотами двигателя.
Аннотация к работе
Направление Управление в технических системах ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА к выпускной квалификационной работе на тему:«Система управления двигателем самолета» Выпускная квалификационная работа содержит 86 страниц, 15 таблиц, 22 рисунков, список источников из 15 наименований. В данной выпускной квалификационной работе синтезирована абсолютно инвариантная система управления двумя каналами двигателя самолета: каналом управления суммарной степенью расширения газа и каналом управления оборотами вала двигателя. Проведен выбор микроконтроллера и датчиков системы управления.Реактивные двигатели приводят в движение самолеты, космические корабли и даже автомобили. Реактивный двигатель - это двигатель, создающий необходимую для движения силу тяги путем преобразования химической энергии горения топлива в кинетическую энергию реактивной струи рабочего тела; в результате истечения рабочего тела из сопла двигателя образуется реактивная сила в виде реакции (отдачи) струи, перемещающая в пространстве двигатель и конструктивно связанный с ним аппарат в сторону, противоположную истечению струи. Реактивный двигатель (двигатель прямой реакции) сочетает в себе собственно двигатель с движителем, т. е. обеспечивает собственное движение без участия промежуточных механизмов. реактивный двигатель управление Для создания тяги, создаваемой реактивным двигателем, необходимы: источник исходной (первичной) энергии, которая превращается в кинетическую энергию реактивной струи; рабочее тело, которое в виде реактивной струи выбрасывается из реактивного двигателя. При работе реактивного двигателя химическая энергия сгорающих веществ преобразуется в тепловую энергию продуктов сгорания, а тепловая энергия горячих газов превращается в механическую энергию поступательного движения реактивной струи и, следовательно, аппарата, на котором установлен двигатель.Для анализа и синтеза систем управления такими объектами используют математические модели в виде дифференциальных уравнений, передаточных функций, структурной схемы, частотных и временных характеристик. Многомерной называется система с несколькими регулируемыми величинами и несколькими задающими воздействиями. Многомерные системы и объекты управления называют линейными и стационарными, если они описываются системой линейных дифференциальных уравнений с постоянными коэффициентами. В настоящее время в практике анализа многомерных объектов и синтеза многомерных систем сложились два подхода к проблеме получения математической модели таких систем. По этой схеме на основе заданных переходных функций отдельных звеньев, применяя соответствующие правила преобразования структурных схем [5] или с помощью правила Мейсона [5] можно получить дифференциальные уравнения МОУ или его переходной матрицы.В работе используется математическая модель «вход-выход» двигательной установки самолета, уравнения которой, согласно[4] имеют вид: ; (1.1) , (1.2) где - относительные отклонения частоты вращения ротора турбины низкого давления и суммарной степени расширения газа на турбинах низкого и высокого давления; - управления силовой установкой ЛА - относительные отклонения расхода топлива в основную и форсажную камеры сгорания. Полиномы в уравнениях (1.1) и (1.2) имеют вид: ; В соответствии с книгой [4] управляемые переменные и отклонения , можно считать измеряемыми. Будем считать управлением переменной , а - переменной , Тогда в канале управления переменной управление можно считать возмущением [1].Система является инвариантной по отношению к возмущающему воздействию, если после завершения переходного процесса, определяемого начальными условиями ошибка системы, вызванная этими воздействиями равна нулю. Так как отклонение, например, , то система будет абсолютно инвариантной к некоторому воздействию достигается при условии (2.1) где передаточная функция по ошибке, вызванная воздействием . Условие (2.1) удобно применять, если система задана передаточными функциями. Если же система задана уравнениями в переменных состояния: , , (2.2) то целесообразнее использовать следующие условия абсолютной инвариантности: а) к задающему воздействию gКанал управления этой переменной, согласно приведенной выше математической моделью, описывается уравнением (1.2), где полиномы: ; Следовательно, уравнение (1.2) удовлетворяет условиям и , (2.7) при которых существует вырожденное УУ, обеспечивающее абсолютную инвариантность переменной к управлению [1]. Покажем, что уравнение, определяемое уравнением (2.8), обеспечивает абсолютную инвариантность. Получим: Подставим полученное выражение для в уравнение (1.2): Проведя математические преобразования, это выражение можно представить в виде: Подставив , имеем т.е. С этой целью выделим целую часть в первом уравнении (2.8) и разделим его на : Перейдем к уравнениям в переменных состояния: (2.9)Перейдем к синтезу УУ для первого канала рассматриваемой силовой установки ЛА, который, согласно (1.1) и (1.3), описывается уравнением: Так как , т.е. условия (2.
План
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ДВИГАТЕЛЯ САМОЛЕТА
1.1 Одномерные и многомерные математические модели
1.2 Математическая модель двигателя самолета
2. СИНТЕЗ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ ДВИГАТЕЛЕМ
2.1 Условия инвариантности
2.2 Синтез управления для регулирования суммарной степенью расширения газа
2.3 Синтез управления оборотами двигателя
3. РЕАЛИЗАЦИЯ УСТРОЙСТВА УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Электронная система управления ЭСУ-2-3
3.2 Выбор датчика давления
3.3 Выбор блока питания
3.4 Выбор стружкосигнализатора и термостружкосигнализатора
3.5 Выбор сигнализатора помпажа
3.6 Выбор счетчика наработки ресурса
4. БЕЗОПАСНОСТЬ И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ ПРОЕКТА
4.1 Анализ опасных и вредных факторов при эксплуатации системы
4.1 Разработка мероприятий по повышению надежности разрабатываемой системы
4.3 Пожарная безопасность при эксплуатации системы
4.4 Защита окружающей среды
5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТА
5.1 Обоснование актуальности и необходимости разработки
5.2 Обоснование выбора аналога для сравнения
5.3 Обоснование выбора критериев для сравнения разработки с аналогом