Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления Петунин, Валерий Иванович

Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления
<
Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления
>

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - бесплатно, доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Петунин, Валерий Иванович. Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления : диссертация ... доктора технических наук : 05.13.01 / Петунин Валерий Иванович; [Место защиты: ГОУВПО "Уфимский государственный авиационный технический университет"].- Уфа, 2011.- 317 с.: ил.

Содержание к диссертации

Введение

ГЛАВА 1 Анализ принципов построения логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями 24

1.1 Особенности построения многосвязных систем автоматического управления газотурбинными двигателями современных летательных аппаратов. Основные требования к системам автоматического управления газотурбинными двигателями 24

1.2 Анализ алгоритмов управления в логико-динамических системах автоматического управления на основе селективного выбора каналов 33

1.3 Особенности логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями с селективным выбором каналов 44

1.4. Анализ методов принятия решений, согласования каналов управления и алгоритмов самоорганизации 51

Выводы и постановка задачи исследований 58

ГЛАВА 2 Разработка концепции построения и математических моделей логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления 60

2.1 Концепция построения логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления 60

2.2 Математические модели селективного выбора каналов управления на основе непрерывной логики 65

2.3 Нелинейные математические модели селективного выбора каналов управления 69

2.4 Кусочно-линейные математические модели алгебраического селектора 74

2.5 Математические модели многосвязных логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов 78

Выводы ко второй главе 88

ГЛАВА 3 Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления по критерию устойчивости 89

3.1 Особенности анализа устойчивости логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов 89

3.2 Синтез устойчивых логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов 100

3.3 Синтез отказоустойчивых логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов 106

3.4. Моделирование логико-динамической системы автоматического управления с колебательной неустойчивостью одного из каналов 118

Выводы к третьей главе 123

ГЛАВА 4 Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления по критерию качества переходных процессов на установившихся режимах 125

4.1 Особенности анализа качества переходных процессов в логико-динамических системах автоматического управления с селективным выбором каналов 126

4.2 Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями с селективным выбором каналов по критерию качества переходных процессов 136

4.3 Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями с селективным выбором каналов и с дополнительными обратными связями 154

4.4 Разработка структур логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями с согласованием и адаптацией каналов управления на входе многомерного селектора 159

4.5 Обобщенный метод синтеза многосвязных логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями с селективным выбором каналов по критерию качества переходных процессов 169

Выводы к четвертой главе 176

ГЛАВА 5 Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления на переходных режимах 178

5.1 Особенности применения логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями с селективным выбором каналов на переходных режимах 178

5.2 Синтез астатических каналов разгона и сброса газотурбинных двигателей 184

5.3 Синтез астатических многосвязных логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на переходных режимах 191

5.4 Обеспечение устойчивости логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на переходных режимах с учетом запаздывания в объекте управления 194

Выводы к пятой главе 207

ГЛАВА 6 Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления при действии возмущений 208

6.1 Особенности анализа помехоустойчивости логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов 209

6.2 Синтез логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов по критерию помехоустойчивости 214

6.3 Анализ статической точности логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов при действии помех 227

6.4 Методы повышения статической точности логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов при действии помех 232

6.5 Исследование влияния неидеальностей реализации на работу логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов 238

Выводы к шестой главе 243

ГЛАВА 7 Внедрение разработанных методов построения логико-динамических систем автоматического управления сложными техническими объектами на основе согласования и адаптации каналов управления 245

7.1 Внедрение методики анализа качества переходных процессов, устойчивости и помехозащищенности системы автоматического управления газотурбинного двигателя Д-27 на режимах совместной работы каналов 245

7.2 Результаты применения разработанной адаптивной логико-динамической системы автоматического управления для газотурбинных двигателей РД-33 и АЛ-55 с согласованием каналов на входе многомерного селектора 251

7.3 Результаты применения разработанных астатического канала разгона и контура адаптации в логико-динамической системе автоматического управления газотурбинного двигателя АИ-25ТЛ 257

7.4 Использование полученных результатов в логико-динамических системах автоматического управления летательного аппарата с ограничением предельных значений выходных параметров объекта управления 265

Выводы к седьмой главе 280

Заключение 282

Список литературы 286

Введение к работе

Актуальность проблемы

Газотурбинные двигатели (ГТД) современных маневренных летательных аппаратов (ЛА) являются сложными многорежимными нестационарными нелинейными объектами управления. Отличительной особенностью перспективных ГТД является рост числа регулируемых параметров и регулирующих воздействий, расширение диапазона условий работы и эксплуатационных режимов. Это приводит к необходимости повышения значений параметров рабочего; процесса, увеличения точности их поддержания, ужесточения требований к системам автоматического управления (САУ).

Перспективными являются следующие задачи: разработка электронных интеллектуальных САУ ГТД; создание «электрического самолета» и двигателя для него, в котором; гидравлические и пневматические исполнительные устройства в системах ГТД заменяются электрическими двигателями; применение математических моделей* двигателя в программно-алгоритмическом обеспечении современных САУ ГТД.;,

Современные методы и» опыт построения САУ ГТД берут свое начало в работах ученых таких ведущих научных школ, как ЦИАМ (А. А. Шевяков, С. А. Сиротин, О. С. Гуревич, Ф; Д. Гольберг, О. Д. Селиванов, Г. В; Добрян-ский), ЛИИ (В.Т. Дедеш), ИЛУ (В: Ю: Рутковский,. С. Д.. Земляков); МАИ (Б. Н. Петров, Б. А. Черкасов),.ППУ (В. Г. Августинович), УГАТУ (Ю. М. Гусев, Ф. А. Шаймарданов; Б. Г. Ильясов; В. И. Васильев, Г. Г. Куликов, КЭ: С. Кабальнов, В: Г. Крымский, В. Н. Ефанов) и др. Наряду с этим, необходимо также отметить большой вклад в решение данной проблемы ученых зарубежных университетов, научно-исследовательских организаций и фирм; занимающихся созданием ЛА, двигателей и бортового авиационного оборудования.

В то же время многие аспекты анализа и синтеза САУ ГТД остаются недостаточно исследованными.

Авиационный ГТД как объект управления имеет ряд особенностей, которые определяют требования к управляющей части САУ. В большинстве случаев ГТД являются объектами управления, число управляющих воздействий которых меньше числа управляемых координат. В САУ такими многосвязными объектами формирование управления часто осуществляется с помощью алгоритмов логического селективного выбора каналов управления. К таким системам относятся, например, САУ подачей топлива в камеры сгорания ГТД. Обычно применяется принцип селективного выбора, согласно которому регулируется параметр двигателя, наиболее приблизившийся к величине, определяемой программой регулирования. Селективный выбор реализуется с помощью алгебраических селекторов (АС). Такие системы, использующие логику упорядоченного выбора и имеющие динамическую часть в виде регуляторов и объекта управления, называются логико-динамическими САУ (ЛДСАУ).

В развитие теории и практики применения ЛДСАУ с АС внесли вклад И. И. Ахметгалеев, Л. И. Волгин, А. Н. Добрынин, Ф. А. Шаймарданов, О. С. Гуревич, Ф. Д. Гольберг, Б. Г. Ильясов, Ю. С. Кабальнов и др.

Селекторы вводятся в САУ для устранения зоны совместной работы каналов управления и обеспечивают во всех условиях работы управляющее воздействие только одного из нескольких каналов управления, включаемых в работу в зависимости от режима работы объекта управления.

Однако это справедливо лишь для статических режимов работы системы управления. Как показано в работах А. Н. Добрынина, И. Л. Письменного, О. С. Гуревича, Ф. Д. Гольберга, а также в исследованиях, проведенных автором, взаимодействие каналов сохраняется на переходных режимах и при действии возмущений. При этом возможно возникновение зоны совместной работы каналов при действии помех, а также режима обратного переключения каналов, скачков и перерегулирований по выходным координатам при различных динамических характеристиках каналов. Время работы САУ на режимах переключения каналов может быть достаточно большим. Это приводит к ухудшению динамических характеристик САУ ГТД и снижению ресурса двигателя. Поэто- му актуальной задачей для ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов является обеспечение заданного качества переходных процессов в канале управления, замыкаемом через селектор, а также статической точности каналов при действии помех. Кроме того, специфика работы таких систем управленияі авиационными двигателями требует решения вопросов обеспечения их отказоустойчивости.

В ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов » структура и динамические характеристики объекта управления являются различными по отдельным координатам. Это приводит к тому, что структура и параметры регуляторов в различных каналах на входе АС будут разными. При этом нарушаются условия переключения каналов, возникают забросы регулируемых величин, ухудшается качество САУ. Следовательно, возникает необходимость адаптации системы на режимах переключения каналов. Рассматриваемые логико-динамические САУ ГТД являются системами с переменной структурой, поэтому решение задачи их адаптации возможно на основе алгоритмов самоорганизации.

Анализ современных исследований в области обеспечения требуемых динамических характеристик и отказоустойчивости логико-динамических систем автоматического управления ГТД показывает, что имеется'много решении» этой проблемы, однако, как правило, они представляют собой жесткие алгоритмы, не учитывающие предысторию состояния отдельных переключаемых каналов и не использующие методы согласования этих каналов. Применение принципов самоорганизации для решения задач обеспечения требуемых динамических характеристик и отказоустойчивости, которое позволило бы придать таким системам свойство адаптации и учета предыстории, практически не встречается в научной литературе применительно к ЛДСАУ с селективным выбором каналов. На сегодняшний день не решены многие фундаментальные вопросы, связанные с выбором архитектуры и структуры средств самоорганизации применительно к САУ рассматриваемого класса.

Таким образом, в настоящее время отсутствуют концептуальные теоретические и методологические основы синтеза рассмотренных логико-

12 динамических систем, которые относятся к исполнительному уровню САУ ГТД и без решения которых, очевидно, невозможно качественное решение задач более высокого уровня управления, например, построение интеллектуальных систем управления двигателем. Отсутствует единая концепция построения ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов, следствием чего является нерешенная проблема, связанная с разработкой методов и алгоритмов повышения,динамической точности и отказоустойчивости систем управления двигателями, на режимах переключения каналов.

Комплексные, фундаментальные исследования, на проведение которых направлена работа; позволяют получить новые теоретические и практические результаты, актуальные для развитиятеории и практики систем автоматического управления ГТД. Следовательно, разрабатываемые в диссертационной работе вопросы синтеза логико-динамических САУ ГТД на основе согласования и адаптации каналов управления являются актуальными.

Цель работы

Целью диссертационной работы является повышение качества процессов управления авиационными двигателями на базе разработанных теоретических,и> методологических основ синтеза логико-динамических САУ ГТД путемг согласования и адаптации каналов управления.

Задачи исследования

Для достижения этой цели в работе поставлены и решены следующие задачи:

Разработка концепции построения ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов на основе согласования и адаптации каналов управления.

Разработка математических моделей ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов на режимах переключения.

Разработка методов синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов по критериям устойчивости и отказоустойчивости.

Разработка методов синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов по критерию качества переходных процессов на установившихся режимах.

Разработка методов синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов на переходных режимах работы двигателя.

Разработка методов синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов по критерию помехоустойчивости при действии возмущений.

Реализация полученных теоретических результатов в виде методик, моделей и прикладных программ, предназначенных для проведения синтеза ЛДСАУ объектами с числом управляющих воздействий, меньшим числа выходных координат, на основе согласования и адаптации каналов управления.

Объект исследования

Объектом исследования диссертационной работы являются ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов.

Предмет исследования

Предметом исследования являются методы синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором'каналов на основе согласования и адаптации каналов управления.

Методы исследования

При разработке теоретических положений диссертационной работы и решении указанных задач использованы методы теории автоматического управления авиационными силовыми установками, методы теории непрерывной логики и логико-динамических САУ, теории многосвязных САУ, теории нелинейных САУ, теории адаптивных САУ и методы математического моделирования.

На защиту выносятся

Концепция построения ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов на основе согласования и адаптации каналов управления.

Математические модели многосвязных ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов на режимах переключения.

Методы синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов по критериям устойчивости и отказоустойчивости.

Методы синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов по критерию качества переходных процессов на установившихся режимах.

Методы синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов на переходных режимах работы двигателя.

Методы синтеза ЛДСАУ ГТД с селективным-выбором^ каналов* поїкри-териюшомехоустойчивостшприщействии возмущений;

7. Методики,, модели и прикладные программы, предназначенные для* проведения синтеза ЛДСАУ объектами с числом, управляющих воздействий;;, меньшим?числа выходных координат на основе согласования и адаптацишкана- ловуправления.

Научная новизна

Новизна концепции построения ЛДСАУ ГТД с селективным: выбором каналов; базирующейся на основе согласования^ и адаптации^ каналов» управления;, состоитт использовании? новой методологии, основанной; на*;разработанных' моделях логико-динамических САУ как:единых; систем? ш преобразовании! многоканальных ЛДСАУ к эквивалентным^одноканальным- нелинейным:, системам! по разности сигналов на входе селектора, чтопозволяетнаучно обосновать технические решения? при построении этих систем и существенно .повысить качество работы и ресурс ГТД1

Новизна математических моделей многосвязных ЛДСАУ ГТД с селективным выбором каналов на режимах переключения; базирующихся на методах структурных преобразований; состоит в эквивалентном- кусочно-линейном^ описании АС, что впервые позволило свести анализ многосвязной ЛДЄЖУ с АС к исследованию поведения разности входных сигналов АС в эквивалентной од-ноканальной нелинейной системе на режимах переключения каналов.

Новизна метода синтеза отказоустойчивой САУ ГТД с согласованием каналов на основе АС при колебательной неустойчивости одного из замкнутых каналов; основанного на установленном свойстве возникновения незатухающих

15 колебаний в нелинейной системе с селектором одного устойчивого и одного колебательно неустойчивого канала, амплитуда которых зависит от соотношения задающих воздействий каналов, состоит в измерении сигнального возмущения, возникающего на входе АС при отключении неустойчивого» канала, и его компенсации на выходе АС, что позволяет САУ плавно переключиться с помощью селектора с колебательно неустойчивого канала на устойчивый канал, сохранив при этом устойчивость САУ в целом и работоспособность ГТД.

4. Новизна метода синтеза САУ ГТД с согласованием каналов на основе АС по критерию качества переходных процессов на установившихся режимах: - с включением регуляторов перед селектором каналов, основанного на изменении задающего воздействия разомкнутого канала, состоит во введении контура сигнальной самонастройки в разомкнутый канал, работающего по раз ности сигналов на входе селектора замкнутого и разомкнутого каналов, и его отключении при замыкании данного канала; — с включением регуляторов после селектора, основанного на компенса ции импульсного сигнального возмущения, возникающего в момент переклю чения регуляторов, состоит в измерении данного сигнального возмущения, формировании компенсирующего сигнала и компенсации возмущения на выхо де селектора, что позволяет обеспечить плавное переключение каналов и заданное качество переходных процессов.

5. Новизна метода синтеза логико-динамических САУ ГТД с согласова нием каналов на основе АС на переходных режимах работы двигателя, осно ванного на измерении скорости изменения частоты вращения ротора двигателя, состоит во введении в каналы разгона и сброса астатизма на основе управляе мого интегратора и формировании соответствующей логики его работы, что позволяет повысить точность реализации программ управления, улучшить ди намические характеристики САУ ГТД - уменьшить время переходных процес сов и увеличить тягу ГТД на режиме разгона.

6. Новизна метода синтеза помехоустойчивой САУ ГТД с согласовани ем каналов на основе АС: с включением регуляторов перед или после селектора каналов, основанного на фильтрации помех на входах алгебраического селектора, состоит во введении одинаковых фильтров на входах селектора, а на выходе - звена, компенсирующего их динамические характеристики; с включением регуляторов-перед селектором каналов, основанного на изменении задающего воздействия разомкнутого канала, состоит во< введении' перекрестной коррекции в разомкнутый канал, рассчитанной из условия'фильтрации помех, и ее отключении при замыкании данного канала, что позволяет обеспечить отсутствие зоны совместной работы, однократное переключение каналов и заданное качество переходных процессов.

7. Новизна метода синтеза многомерных логико-динамических САУ ГТД с согласованием' каналов на основе АС, базирующегося на изменении за дающих воздействий разомкнутых каналов, состоит во введении в каждый ра зомкнутый канал контуров сигнальной самонастройки, работающих одновре менно, по разности' сигналов замкнутого- и данного разомкнутого каналов, что позволяет реализовать алгоритм самоорганизации системы на режимах пере ключения каналов и получить необходимое качество переходных процессов.

Новизна предложенных технических решений защищена двумя свидетельствами РФ на полезные модели, шестью патентами РФ и двумя положительными решениями на выдачу патентов РФ.

Обоснованность и достоверность результатов

Обоснованность результатов диссертационной работы основывается на использовании признанных научных положений, апробированных методов и средств исследования, подтверждается корректным применением математического аппарата, согласованием новых результатов с известными теоретическими положениями.

Достоверность результатов подтверждается согласованностью экспериментальных данных и научных выводов, результатами имитационного модели-

17 рования и результатами полунатурных, натурных и летных испытаний. Достоверность экспериментальных данных обеспечивается использованием современных средств и методик исследования.

Практическая ценность и внедрение результатов Практическая ценность результатов заключается в следующем:

1. Разработанные математические модели многосвязных логико- динамических САУ ГТД с селективным выбором каналов на режимах переклю чения позволяют существенно упростить структуру таких систем и в «результате с меньшими временными затратами синтезировать САУ ГТД с заданными ха рактеристиками .

Методы синтеза двухканальных логико-динамических САУ ГТД с селективным выбором каналов на основе динамического изменения задающего воздействия разомкнутого канала или использования адаптивного корректирующего звена после АС позволяют получить заданное качество переходных процессов во включаемом канале:

Метод синтеза логико-динамических САУ ГТД с селекторами каналов на переходных режимах объекта управления, основанный на введении управляемого1 интегратора в каналы разгона и сброса, позволяет построить астатическую САУ переходными режимами ГТД и тем самым повысить точность выдерживания программы управления и уменьшить время разгона. Показано, что при введении в каналы разгона и сброса САУ ГТД управляемого интегратора обеспечивается выдерживание требуемых программ управления, время разгона уменьшается на 13 %.

Методы синтеза помехоустойчивых САУ ГТД, основанные - на фильтрации помех на входах АС, позволяют обеспечить отсутствие зоны совместной работы, однократное переключение каналов и заданное качество переходных процессов: Показано, что время переходного процесса уменьшается в этом случае на 8 %.

5. Метод повышения статической точности многосвязных логико- динамических САУ ГТД с селективным выбором каналов при действии возму-

18 щений, основанный на применении астатического корректора, позволяет ликвидировать статические ошибки на режимах переключения каналов и обеспечить поддержание заданного режима работы двигателя.

6. Метод синтеза многомерных логико-динамических САУ ГТД с селективным выбором каналов на основе согласования и адаптации каналов управления позволяет за счет включения контуров адаптации в каждый из разомкнутых каналов и их одновременной работе обеспечить заданное качество переходных процессов на режимах переключения каналов. Показано, что при включении контура адаптации в ЛДСАУ ГТД на режимах переключения реализуются монотонные переходные процессы, соответствующие эталонным моделям замкнутых каналов. Время регулирования, по сравнению с исходной системой, уменьшается на 31,5 %.

Внедрение результатов, полученных в работе:

Результаты диссертационной работы в виде методик исследования и методов повышения качества внедрены в практику проектирования САУ ГТД на^ Уфимском научно-производственном предприятии «Молния» и использовались при доработке алгоритмического и программного обеспечения САУ ГТД Д-27.

Результаты диссертационной работы в виде алгоритмов построения разработанных логико-динамических систем внедрены и используются на ряде предприятий авиационной промышленности Российской Федерации при создании и проектировании САУ перспективных ГТД.

Научные результаты, полученные автором, внедрены в учебный процесс Уфимского государственного авиационного технического университета и используются при проведении занятий по дисциплинам: «Основы автоматического управления», «Основы теории управления и принятия решений», «Цифровая обработка сигналов», «Системы автоматического управления ЛА и их СУ» для студентов специальностей «Авиационные приборы и измерительно-вычислительные комплексы», «Вычислительные машины, комплексы, системы и сети».

19 Основания для выполнения работы

Работа выполнена на кафедрах «Авиационное приборостроение» и «Вычислительная техника и защита информации» Уфимского государственного авиационного технического университета в соответствии с планами НИР Отраслевой лаборатории электронной автоматики авиационных силовых установок летательных аппаратов Минавиапрома (1980-1990 годы), в соответствии с Федеральной целевой программой «Государственная поддержка интеграции высшего образования и фундаментальных наук на 1997-2000 годы» и в соответствии с Федеральной целевой программой «Развитие гражданской авиационной техники России на 2002-2010 годы и на период до 2015 года».

Апробация работы

Основные положения и практические результаты работы, докладывались и обсуждались на научных конференциях и совещаниях различного уровня, в том числе на:

IV Всесоюзном совещании по управлению многосвязными системами (ИЛУ, г. Москва, 1978 г.);

Всесоюзной научной конференции «Методы и средства машинной диагностики газотурбинных двигателей и их элементов» (ХАИ, г. Харьков, 1980 г.); VIII Межотраслевой научно-технической конференции по системам автоматического управления и топливопитания силовых установок с ГТД (ЦИАМ, г. Москва, 1988 г.);

Второй Всесоюзной конференции «Системы автоматического управления ЛА» (МАИ, г. Москва, 1988 г.); VI Всесоюзном совещании «Управление многосвязными системами» (ИЛУ, г. Суздаль, 1990 г.);

Втором Всероссийском Ахметгалеевском семинаре «Аналитическая механика, устойчивость и управление движением» (КГТУ, г. Казань, 1995 г.); X-XIV Международных научных конференциях «Решетневские чтения», посвященных памяти генерального конструктора ракетно-космических систем академика М.Ф. Решетнева (СибГАУ, г. Красноярск, 2006-2010 гг.);

III Международной научно-технической конференции «Авиадвигатели XXI века» (ЦИАМ, г. Москва, 30 ноября - 3 декабря 2010 г.);

Научно-технических советах отделения 500 ЦИАМ в 2010-2011 гг;

Научно-технических семинарах кафедр «Авиационное приборостроение» и «Вычислительная техника и защита информации» УГАТУ в 2000-2011 гг.

Публикации

Список публикаций по теме диссертации включает 76 научных трудов, в том числе 15 статей в изданиях из перечня ВАК, 17 авторских свидетельств, свидетельств на полезные модели, патентов неположительных решений'на изобретения, 6 свидетельств на регистрацию программ для ЭВМ.

Восемь публикаций в изданиях из перечня ВАК выполнены без соавторов:

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, семи- глав, заключения, изложенных на 285 страницах, списка литературы из 295 наименований и трех приложений, содержит 150 рисунков и 15 таблиц. Всего в работе 332 страницы.

Содержание работы

В первой главе проводится анализ проблемы обеспечения динамической точности и отказоустойчивости современных и перспективных САУ авиационными ГТД. Рассматриваются принципы построения» многосвязных САУ ГТД современных летательных аппаратов. Проводится анализ алгоритмов управления в многосвязных логико-динамических САУ. Рассматриваются особенности построения таких систем управления применительно к ГТД. Показано, что рассматриваемые логико-динамические САУ являются системами с переменной структурой, поэтому возникает необходимость адаптации таких систем на режимах переключения каналов к изменениям структуры системы.

Отмечено, что наиболее подходящим методом решения поставленной задачи является использование алгоритмов принятия решений, согласования каналов и самоорганизации систем управления. Приводится анализ методов согласования каналов управления и алгоритмов самоорганизации. Формулируют-

21 ся задачи, решаемые в диссертационной работе, и обосновывается их актуальность.

Во второй главе разработана концепция построения многосвязных логико-динамических САУ на основе алгоритмов принятия решений, согласования каналов и адаптации. Показано, что многосвязная логико-динамическая САУ ГТД должна строиться как система с адаптивными каналами и самоорганизацией.

Рассмотрены математическое модели АС на основе непрерывной логика и получены его эквивалентные кусочно-линейные модели относительно разности сигналов на входе. Разработаны математические модели многосвязных логико-динамических САУ с АС, позволяющие проводить исследование таких систем на режимах переключения каналов. Показано, что многосвязная логико-динамическая САУ с АС может быть сведена к эквивалентной; одноканальной нелинейной системе.

В третьей главе рассмотрены особенности анализа устойчивости логико-динамических САУ ГТД с АС на основе эквивалентных нелинейных однока-нальных систем. Проведен анализ устойчивости режима переключенияіканалов с помощью метода гармонической линеаризации. Определены условия возникновения и параметры режима переключения каналов.

Проведен синтез устойчивых и отказоустойчивых логико-динамических САУ с селекторами каналов при апериодической и колебательной неустойчивости одного или нескольких каналов управления. Разработаны программы и проведено моделирование логико-динамической САУ ГТД с колебательной неустойчивостью одного из каналов. Показана возможность обеспечения устойчивости логико-динамической САУ даже при колебательной неустойчивости двух каналов.

В четвертой главе рассмотрены особенности анализа качества переходных процессов в многосвязных логико-динамических САУ с АС. Показано, что качество переходных процессов в САУ с АС зависит от соотношения динамических характеристик объекта управления по переключаемым координатам и в

22 зависимости от структуры системы возможно появление запаздывания в переключении каналов и заброса ограничиваемой координаты или появление скачков по координатам и режима обратного переключения каналов. Следовательно, необходимо согласование переключаемых каналов управления.

Разработан метод синтеза отдельных каналов управления логико-динамических САУ ГТД по критерию заданного качества переходных процессов. Предложены различные методы согласования каналов управления и проведен синтез адаптивных логико-динамических САУ с алгебраическими селекторами по критерию заданного качества переходных процессов газотурбинного двигателя.

Предложена общая методика синтеза многосвязных логико-динамических САУ с АС.

В пятой главе рассмотрены особенности применения логико-динамических САУ с АС при управлении переходными режимами ГТД. Разработан метод синтеза отдельных астатических регуляторов разгона и сброса ГТД на основе использования управляемого интегратора. Рассмотрен синтез астатических многосвязных логико-динамических САУ на переходных режимах ГТД. Показано, что введение астатизма позволяет существенно повысить точность выдерживания программы управления и уменьшить время разгона.

Проведен анализ устойчивости и предложены методы ее обеспечения для логико-динамических САУ переходными режимами ГТД с учетом запаздывания в объекте управления.

В шестой главе рассмотрены особенности анализа помехоустойчивости логико-динамических САУ ГТД с АС на основе эквивалентных нелинейных одноканальных систем. Проведен анализ режима переключения каналов с помощью метода статистической линеаризации. Определены условия возникновения и параметры режима переключения каналов. Разработан метод синтеза многосвязных логико-динамических САУ с селективным выбором каналов по критерию устойчивости при действии возмущений.

Проведен анализ статической точности логико-динамических САУ с АС при действии гармонических и случайных помех. Предложены методы повышения статической точности многосвязных логико-динамических САУ ГТД с АС при действии помех, что позволяет существенно повысит точность поддержания режима работы двигателя.

В седьмой главе рассмотрена методика анализа качества переходных процессов, устойчивости и помехозащищенности САУ ГТД Д-27 на режимах совместной работы каналов.

Представлены результаты применения разработанной адаптивной логико-динамической САУ ГТД с согласованием каналов на входе многомерного селектора к системам управления двигателей РД-33 и АИ-25ТЛ.

Рассмотрено использование полученных результатов в логико-динамических САУ летательного аппарата с ограничением предельных значений параметров объекта управления.

В заключении приведены основные результаты и выводы, полученные в диссертации.

В приложении А представлен выбор типа коррекции каналов ЛДСАУ с АС.

В приложении Б приведены результаты синтеза малоинерционного измерителя температуры газа ЛДСАУ с АС.

В приложении В приведены результаты синтеза многосвязной ЛДСАУ с АС.

Автор выражает искреннюю благодарность профессорам А. И. Фриду и В. И. Васильеву за полезные консультации и советы.

Анализ алгоритмов управления в логико-динамических системах автоматического управления на основе селективного выбора каналов

Как известно, к многосвязным САУ ГТД предъявляются достаточно жесткие требования как в отношении допустимых динамических и установившихся погрешностей, так и в отношении надежности работы системы в процессе эксплуатации. Эти требования определяются конкретным применением СУ и ГТД на борту JIA.

В основном, требования к регулированию ГТД сводятся к следующему [45,215,243]: заданная частота вращения турбокомпрессора на основных эксплуатационных режимах должна поддерживаться с максимально возможной точностью и в любом случае с погрешностью менее 0,3%; заданная приведенная частота вращения - с допуском менее 0,7%; заданная температура газа на максимальном режиме работы ГТД должна поддерживаться с максимально возможной точностью с допуском менее 0,5%; заданное значение суммарной степени повышения давления воздуха компрессором - с допуском менее 1 %; при приемистости необходимо обеспечить переход двигателя с режима малого газа до максимального режима за время не более 5 с; при переходных процессах заданные величины использования располагаемых запасов газодинамической устойчивости должны поддерживаться» с допуском менее 5 %; заданная величина минимального значения суммарного коэффициента избытка воздуха в форсажной камере сгорания должна поддерживаться с допуском менее 1,5 %; перерегулирование в переходном процессе, вызванное возможными возмущениями, на максимальном режиме работы ГТД не должно приводить к отклонению регулируемого параметра более чем на 2,5% от его текущего значения; характер переходных процессов должен быть монотонным, однозначным. или близким к этому, время переходных процессов должно быть не более 3 с. При разработке многосвязных САУ ГТД типа FADEC важнейшими показателями, являются также ресурс и надежность. В частности, САУ должна удовлетворять следующим требованиям [258]: ресурс-100000 ч; годовая наработка - 5000 ч; вероятность отказа, приводящего к выключению двигателя в полете, менее 10 5 на 1ч наработки; вероятность неконтролируемого превышения (заброса) параметров на 1 ч наработки - менее 10 9; вероятность общего отказа, влияющего на работу более одного двигателя, на 1 ч наработки - менее 10 9. Реализация этих жестких требований вызывает необходимость применения алгоритмов адаптивного и интеллектуального управления при построении САУ ГТД. В своем выступлении на конференции, посвященной 80-летию ЦИАМ, начальник отделения № 500 ЦИАМ О. С. Гуревич отметил следующие основные, перспективные направления развития современных систем управления авиационными ГТД [46]: 1. Разработка электронных интеллектуальных систем управления с распределенной структурой. 2. Создание «электрического самолета» и двигателя для него, в котором гидравлические и» пневматические исполнительные устройства в системах двигателя (САУ, топливная система, система смазки) заменяются бесконтактными вентильными электрическими двигателями с регулируемой частотой вращения. 3. Применение в программно-алгоритмическом обеспечении современных цифровых САУ бортовых математических моделей двигателя. 4. Разработка адаптивной системы защиты от недопустимой раскрутки роторов ГТД, принципов селективной защиты ГТД от помпажа компрессора. Принципы построения адаптивных САУ ГТД рассмотрены в работах [3, 76, 96]; Различные алгоритмы интеллектуального управления для САУ ГТД приведены в работах [26, 27, 43, 67, 80, 97, 107, 116, 124, 187, 227]. Таким образом, современные многосвязные САУ ГТД являются сложными, многофункциональными, многоуровневыми системами, работающими в условиях параметрической и сигнальной неопределенности. 1.2 Анализ алгоритмов управления в логико-динамических системах автоматического управления на основе селективного выбора каналов Современные летательные аппараты, их газотурбинные двигатели (ГТД), а также различные технологические установки являются сложными многорежимными нелинейными объектами управления. С помощью развитых информационно-измерительных систем, измерительно-вычислительных комплексов в настоящее время можно измерить большое число параметров этих объектов. Число же управляющих воздействий у таких объектов часто ограничено. В большинстве случаев они являются переопределенными объектами управления [236], число управляющих воздействий / которых, меньше числа управляемых координат т (рисунок 1.3). Следовательно, возникает задача формирования структуры САУ таким переопределенным объектом, задача обработки информации для выработки необходимого управляющего воздействия, основные решения которой рассмотрены в таблице 1.1. В системах с суммированием сигналов различных каналов, рассмотренных в работах под редакцией А. А. Шевякова [78] и В. Т. Дедеша [74], возникает ухудшение точности и устойчивости, взаимосвязь каналов. В системах с перемножением сигналов, то есть в системах с параметрической обратной связью, рассмотренных в работах С. А. Догановского [55] и Н. А. Озерянова [120], возникает ухудшение устойчивости, взаимосвязь каналов. В системах с переключением каналов [60, 61, 64, 219, 228, 288, 292] — системах с переменной структурой (СПС), рассмотренных в работах С. В. Емельянова, В. И. Уткина, К. К. Жильцова, возникают сигнальные возмущения, скользящие режимы. В системах с дискретной логикой, рассмотренных в работах К. Д. Жука [65, 66]; А. А. Шалыто [241, 242]; В. А. Горбатова [41] , возникают сигнальные возмущения, дискретность управления. Системы с непрерывной или бесконечнозначной логикой, рассмотрены в работах С. А. Гинзбурга [36], В. И. Левина [94], Л. П. Смольникова [202]. Подобные САУ носят названия систем с разделением времени [7] — В. М. Артемьев, В. А. Гане, В. Л. Степанов; систем с мажоритарной логикой [35] - Е. П. Гильбо, И. Б. Челпанов или систем с избирательной обратной связью [9, 10] — И. И. Ахметгалеев.

Математические модели селективного выбора каналов управления на основе непрерывной логики

В этой главе предложена концепция построения логико-динамических систем автоматического управления сложными техническими объектами на основе алгоритмов согласования каналов и адаптации.

Рассматриваются особенности математического описания алгебраического селектора каналов как устройства принимающего решения в логико-динамических САУ газотурбинных двигателей. Показано, что алгебраический селектор может быть представлен относительно своих входных и выходного сигналов в виде эквивалентных нелинейных структур.

Разработан метод структурных преобразований многосвязных систем управления с алгебраическим селектором, позволяющий аналитически исследовать такие САУ произвольного порядка на режимах переключения каналов с помощью эквивалентных одноканальных нелинейных систем. Результаты, полученные автором и приведенные в данной главе, опубликованы в работах [144, 145, 148, 150, 160, 161, 172]. Концепция построения логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления Для авиации имеет важное значение фундаментальная проблема обеспечения динамической точности и отказоустойчивости САУ авиационными ГТД. Существующие логико-динамические САУ ГТД с селекторами каналов управления являются простыми, но недостаточно точными системами, они обеспечивают плавность протекания переходных процессов, но допускают наличие перерегулирования переходных процессов при включении каналов. Следовательно, они существенно снижают ресурс работы двигателя за счет забросов выходных параметров; уменьшают тягу за счет ошибок в выдерживании программ на переходных режимах (при использовании статических САУ по ускорению).

Рассматриваемые логико-динамические САУ являются системами с переменной структурой, поэтому возникает необходимость адаптации таких систем на режимах переключения каналов к изменениям структуры системы.

Наиболее подходящим методом решения поставленной задачи является применение алгоритмов принятия решений с использованием принципов самоорганизации систем управления. Поэтому в диссертационной работе ставится фундаментальная задача разработки методов и алгоритмов повышения динамической точности и отказоустойчивости логико-динамических САУ авиационными ГТД на основе алгоритмов согласования каналов и адаптации.

Анализ результатов исследований в области обеспечения требуемых динамических характеристик и отказоустойчивости логико-динамических САУ ГТД показывает, что имеется много решений этой проблемы, однако они, как правило, представляют собой жесткие алгоритмы, не учитывающие предысторию состояния переключаемых каналов и не использующие методы согласования этих каналов.

Применение принципов самоорганизации для решения задач обеспечения требуемых динамических характеристик и отказоустойчивости, которое позволило бы придать таким системам свойство адаптации и учета предыстории, практически не встречается в научной литературе применительно к логико-динамическим системам. На сегодняшний день не решены многие фундаментальные вопросы, связанные с выбором архитектуры и структуры средств самоорганизации применительно к САУ рассматриваемого класса. Отсутствует единая концепция построения таких систем. Поэтому комплексные, фундаментальные исследования, проведенные в диссертационной работе, позволяют получить новые теоретические и практические результаты, актуальные для развития теории и практики САУ ГТД.

Исходя из этого, мною сформирована концепция построения логико-динамических САУ ГТД на основе принципов согласования каналов и адаптации.

Анализ принципов построения многосвязных логико-динамических САУ сложными объектами с числом управляющих воздействий, меньшим числа управляемых величин, и их особенностей позволяет определить следующую концепцию работы: 1. Рассмотрение математических моделей многосвязной логико-динамической системы автоматического управления с селективным выбором каналов как единой системы с общим нелинейным элементом, а не как суммы математических моделей отдельных каналов. 2. Исследование многоканальной логико-динамической системы может быть сведено к исследованию эквивалентной одноканальной нелинейной системы относительно разности сигналов на входе селектора. Это позволяет провести анализ качества и синтез алгоритмов построения логико-динамических систем с заданными динамическими характеристиками. 3. В многосвязной САУ с селективным выбором каналов замкнутым всегда является лишь один канал управления, остальные каналы являются разомкнутыми и их характеристики можно целенаправленно изменять до момента времени их включения селектором. 4. В соответствии с принципом иерархии в логико-динамической САУ сначала строится контур самонастройки регуляторов отдельных каналов по результатам идентификации объекта управления (ГТД) или приближения их динамических характеристик к характеристикам эталонных моделей. Затем на его основе вводится контур самоорганизации, в котором производится оценка качества по разности выходных сигналов регуляторов на входах селектора, происходит принятие решения на включение того или иного канала и осуществляется адаптация условий переключения каналов за счет изменения задающих воздействий разомкнутых каналов. 5. Многосвязная логико-динамическая САУ ГТД должна строиться как система с адаптивными каналами и самоорганизацией на режимах переключения каналов.

Синтез устойчивых логико-динамических систем автоматического управления с селективным выбором каналов

Логические сигналы с устройства определения колебаний и с устройства определения зоны совместной работы поступают на элемент логического умножения. При условии, что оба логических сигнала равны 1, на выходе элемента логического умножения появляется логический сигнал — L = 1.

Логический сигнал L с элемента логического умножения управляет переключателем. В случае если L - логическая единица, переключатель размыкает основной контур канала регулирования частоты вращения ротора и подает на первый вход селектора минимума сигнал с задатчика сигнала, значение которого заведомо больше значения сигнала на втором входе селектора минимума в канале ограничения температуры газа /j\ Это приводит к отключению канала регулирования частоты вращения ротора селектором минимума.

Во время переключения селектора минимума с неустойчивого канала регулирования на устойчивый канал ограничения происходит импульсное возмущение и заброс по температуре, что плохо влияет на работу ГТД. Для устранения заброса по температуре вводится компенсация импульсного возмущения. В момент переключения каналов сигнал с элемента логического умножения поступает на дифференциатор, который формирует импульс. По полученному импульсу в запоминающее устройство записывается разность сигналов на входе селектора минимума, полученная на выходе элемента сравнения. Таким образом, запоминающее устройство формирует ступенчатый сигнал с амплитудой равной разности сигналов на входе селектора минимума. Для выделения амплитуды импульсного возмущения UK необходимо изодромное звено ДУ2, передаточная функция которого:

Сигнал с дифференцирующего звена UK поступает в основной контур на вход сумматора, компенсируя тем самым импульсное возмущение в момент переключения селектора минимума. Результирующий сигнал с сумматора воздействует на исполнительное устройство, которое управляет расходом топлива GT газотурбинного двигателя. В этом случае работа устойчивого канала ограничения температуры обеспечивает устойчивую работу системы регулирования при неустойчивом канале регулирования частоты вращения.

Итак, рассмотренное решение позволяет обеспечить отключение вышедшего из строя канала регулирования и переход на управление с помощью устойчивого канала ограничения, обеспечивая устойчивость всей системы в целом.

Графики переходных процессов, полученных при моделировании такой системы, приведены на рисунке 3.13. Здесь показаны следующие переходные процессы: Yx — сигнал с измерителя частоты вращения ротора в канале регулирования; Y2 - сигнал с измерителя температуры газа в канале ограничения; L — сигнал с логического элемента, определяющий момент переключения каналов. Возникновение колебательной неустойчивости канала регулирования частоты вращения ротора происходит на установившемся режиме работы при t = 5 с за счет увеличения коэффициента передачи канала.

В результате и при апериодической (рисунок 3.8), и при колебательной (рисунок 3.13) неустойчивости канала регулирования САУ ГТД сохраняет работоспособность за счет переключения на устойчивый канал ограничения, переходные процессы при этом имеют монотонный характер. Предложенные принципы построения логико-динамических систем с селекторами могут быть использованы специалистами при разработке новых высокоэффективных САУ ГТД. Структурная схема такой САУ ГТД приведена на рисунке 3.14, где первый и второй каналы неустойчивы, а третий канал — устойчив.

Пусть в САУ ГТД возникает колебательная неустойчивость двух каналов системы: в первом канале с 5 секунды, а во втором канале с 3 секунды. Собственные частоты колебаний каналов разные, например, у первого частота колебаний »1 Гц, у второго — « 7 Гц. В этом случае в системе возникает режим многочастотных переключений каналов (рисунок 3.15, а), в результате которых амплитуда колебаний выходных координат ГТД устанавливается на постоянном уровне. Задающие воздействия каналов в этом случае 7Ш =0,7, 720 =0,5, 73о = 0,4. Включение (замыкание) канала определяется значением логического сигнала этого канала: Lx- 0,1; L2= 0,15; L3= 0,2 , выключение - Lt= 0 .

Устранение колебаний в САУ, то есть обеспечение устойчивого режима работы ГТД возможно за счет уменьшения задающего воздействия устойчивого канала, например с помощью блока самонастройки (БС), построенного по аналогии с алгоритмом на рисунке 3.9. Результаты моделирования САУ ГТД в этом случае приведены на рисунке 3.15, б. Задающие воздействия каналов в этом случае Г10 = 0,7, Y20 = 0,5, 730 = 0,38.

Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями с селективным выбором каналов по критерию качества переходных процессов

В САУ ГТД управление переходными режимами двигателя, как показано в первой главе осуществляется с помощью АС [78].

В существующих САУ ГТД, как правило, регуляторы разгона и сброса строятся как статические каналы управления производной частоты вращения ротора, что приводит к потере точности выполнения программ разгона и сброса. Невозможность получения астатизма в этих каналах связана с противоречиями между точностью и устойчивостью. В данной главе представлены результаты исследования предложенных астатических РР и PC в классе ЛДСАУ ГТД с АС каналов [141, 164, 171].

Разгон и сброс частоты вращения ГТД являются неустановившимися режимами, при которых все параметры рабочего процесса изменяются во времени. Способность ГТД к изменению режима работы и, следовательно, развиваемой им тяги принято называть приемистостью. Приемистость характеризуется временем перехода ГТД с режима минимальной на режим максимальной тяги (разгон), а также временем обратного перехода с режима максимальной на режим минимальной тяги (сброс). Чем меньше время приемистости, тем лучше маневренные свойства летательного аппарата.

Для современных ГТД с неизменяемой геометрией газовоздушного тракта действительное время разгона составляет 8... 17 с, а с изменяемой геометрией-3...8 с. Для получения требуемого времени приемистости стремятся выбрать программу подачи топлива, при которой регулируемые параметры должны быть по возможности близки к их предельным значениям, определяемым ограничениями, которые существуют в двигателе [211]. Главными ограничениями при запуске, разгоне и сбросе частоты вращения двигателя являются: - помпаж и неустойчивая работа компрессора; - перегрев турбины или других элементов горячей части двигателя; - срыв пламени в камере сгорания. На практике автоматизация процесса разгона осуществляется применением специальных автоматов приемистости (АП) в системах топливоподачи, ко 180 торые автоматически ограничивают расход топлива в любых условиях эксплуатации. В соответствии с задачами, решаемыми САУ ГТД, к автоматам приемистости предъявляется ряд специфических требований [34]: - обеспечение оптимального процесса разгона в любых условиях эксплуатации; - стабильность характеристик применяемых АП в процессе эксплуатации; - отсутствие влияния АП на работу САУ на установившихся режимах и Др. К работе САУ ГТД предъявляются достаточно жесткие требования в отношении допустимых установившихся и динамических погрешностей. Статическая погрешность управления частотой вращения ротора может изменяться лишь в пределах 0,3...0,5 %. Перерегулирование частоты вращения не должно превышать 0,8... 1%. Характер переходных процессов должен быть монотонным, однозначным или близким к этому, время переходных процессов должно быть не более 3 с. При приемистости необходимо обеспечить переход двигателя с режима малого газа до максимального режима за время не более 5 с. Известны САУ частотой вращения ротора ГТД, воздействующие на расход топлива в основную камеру сгорания, содержащие основной регулятор режима, регулятор разгона, регулятор сброса, выходные сигналы которых воздействуют через селектор минимального сигнала, селектор максимального сигнала и изодромныи регулятор на исполнительное устройство, дозирующее топливо в камеру сгорания ГТД [3, 78]. Структурная схема САУ частотой вращения ротора ГТД приведена на рисунке 5.1, где ЗЧВ, ЗР, ЗС - задатчики частоты вращения, разгона и сброса, соответственно; РЧВ, РР, PC - регуляторы частоты вращения, разгона и сброса, соответственно; АСт;п — алгебраический селектор минимального сигнала; АСтах - алгебраический селектор максимального сигнала; ИР — изодромный регулятор; ИУ — исполнительное устройство; ИЧВ - измеритель частоты вращения ротора; Д - дифференциатор. САУ частотой вращения ротора ГТД работает следующим образом. В канале регулирования частоты вращения ротора ГТД п сигнал с измерителя частоты вращения ротора, пропорциональный частоте вращения ротора, поступает на первое сравнивающее устройство, где сравнивается с выходным сигналом задатчика частоты вращения ротора и3ад и формируется выходной сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению частоты вращения ротора ГТД от заданного значения Arc = пзад - п. Этот сигнал поступает на вход регулятора частоты вращения ротора, выход которого подключен к первому входу алгебраического селектора минимального сигнала ACmjn . В канале разгона ГТД сигнал с измерителя частоты вращения ротора п дифференцируется в дифференциаторе Д. Сигнал h поступает на вход второго сравнивающего устройства, где сравнивается с выходным сигналом задатчика скорости изменения частоты вращения ротора на режиме разгона «р.3ад и формируется сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению скорости изменения частоты вращения ротора от заданного значения пр=прзаа-п. Этот сигнал поступает на вход статического регулятора разгона, который подключен ко второму входу алгебраического селектора минимального сигнала. Выход селектора минимального сигнала Um-m подан на первый вход селектора максимального сигнала АСтах. В канале сброса режима ГТД сигнал п поступает на вход третьего сравнивающего устройства, где сравнивается с выходным сигналом задатчика скорости изменения частоты вращения ротора на режиме сброса ис зад и формируется сигнал рассогласования, пропорциональный отклонению скорости изменения частоты вращения ротора от заданного значения Апс= пс зад - h. Этот сигнал поступает на вход статического регулятора сброса АСтах, выход которого подключен ко второму входу алгебраического селектора максимального сигнала. Выходной сигнал с алгебраического селектора максимального сигнала Umax поступает на вход изодромного регулятора, который через исполнительное устройство изменяет расход топлива GT в камеру сгорания газотурбинного двигателя.

Похожие диссертации на Синтез логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями на основе согласования и адаптации каналов управления