Анализ систем автоматического управления газотурбинных двигателей

• Автор: Сумачев, Сергей Александрович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 86 с. : ил

ВВЕДЕНИЕ
1. Общая характеристика работы
2. Содержание работы
3. Выводы и результаты
1. ЛИНЕЙНАЯ ДИНАМИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ГТД. МОДЕЛИ ДАТЧИКОВ И ИСПОЛНИТЕЛЬНЫХ МЕХАНИЗМОВ
1.1. Системы линейного приближения
1.2. Точность нулевого и первого порядка
1.3. ЛДМ, построенная на основе систем линейного приближения, известных в двух равновесных точках
1.4. Построение ЛДМ по п известным системам линейного приближения. Теорема о ближайшей равновесной точке
1.5. Модели исполнительных механизмов и датчиков
1.6. Модель каналов измерения частоты вращения
1.7. Модель датчика измерения температуры газов (термопар)
1.8. Модели датчиков давления и температуры 3

1.9. Модели исполнительных механизмов
1.10. Программный испытательный комплекс 3
2. СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ГТД, ОСНОВАННАЯ НА ЛДМ
2.1. Основные требования, предъявляемые к современным системам автоматического управления ГТД
2.2. Структура САУ, основанной на ЛДМ
2.3. Описание контура поддержания требуемой частоты вращения ротора турбокомпрессора и производной
2.4. Контуры ограничения приведенной и физической частоты вращения ротора турбокомпрессора, резервный контур
2.5. Контуры поддержания мощности и крутящего момента

2.6. Контур ограничения частоты вращения свободной турбины
2.7. Контур ограничения температуры газов
2.8. Контур поддержания требуемого расхода топлива
2.9. Упрощенная модель двигателя, встроенная в САУ
2.10. Градиентно-допусковый контроль
2.11. Требования к электронной части САУ
2.12. Выводы
3. ОПИСАНИЕ САУ ТРАДИЦИОННОГО ВИДА. СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ
3.1. Общие замечания 6
3.2. Структура традиционной САУ
3.3. Контур управления частотой вращения ротора турбокомпрессора
3.4. Контур ограничения производной частоты вращения ротора турбокомпрессора
3.5.Остальные контуры ограничения и управления
3.6. Сравнительный анализ классической САУ и САУ, основанной на ЛДМ

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ В ЦЕЛОМ
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. Общая характеристика работы
Актуальность проблемы. Газотурбинные двигатели в настоящее время широко применяются в военной и гражданской авиации, а также в качестве приводов газоперекачивающих станций и малогабаритных силовых установок, используемых в энергетике и морском транспорте.
Создание двигателей IV и V поколений требует соответствующего прогресса в области управления ими. С середины 70-х годов актуальным стал переход на управление силовыми установками с помощью цифровых электронных регуляторов. Этому способствовало как усложнение задач управления, требовавшее использования более совершенных и сложных алгоритмов управления, так и развитие электронных технологий, в результате которого появилась возможность обеспечить работоспособность электронных регуляторов в условиях, характерных для работы на двигателе.
Центральным институтом авиационного моторостроения (ГНЦ РФ ЦИАМ им. П. И. Баранова) были сформулированы предложения по структуре и конкретным методам программного и алгоритмического построения интеллектуальной адаптивной системы автоматического управления (САУ), которая, помимо традиционных, должна выполнять следующие функции управления [10]:
- распознавание состояния двигателя (ухудшение характерных узлов, возникновение отказов, работу на установившемся или переходном режимах и т.п.);
- формирование цели управления в соответствии с результатами распознавания состояния двигателя;
- выбор способа управления двигателем, обеспечивающего достижения заданной цели (выбор комплекса программ управления, оптимальных для данных условий работы двигателя);

и(1о+М)=и(и,)+а-(Н0).
При применении трехточечного метода - ^=?0, t2—to+0.5■At, *3=*о+ДС а также при замене экспонент их приближениями, полученными при разложении в ряд Маклорена, получаем:
определена по любой симметричной приближенной формуле, например
Таким образом, производя описанные выше вычисления в момент времени /о можно определить температуру в момент времени /0+Д/. Для произведения расчетов в момент времени г0+1.5-А? необходимо значение температуры [/(*0+0.5-А*), которое может быть определено, как
П(*о+0.5-Д*)={7(*о)+0.5-а-Д*. Сдвигаясь далее по шкале времени на величины 0.5-Д*, можно получить значения температуры газов в камере сгорания или, так называемой, синтезированной температуры газов.
1.8. Модели датчиков давления и температуры
Датчики давления температуры воздуха на входе в двигатель тоже являются инерционными, однако необходимости в компенсации их инерционности и моделирования резких изменений температуры воздуха на входе в двигатель не возникало, поэтому моделирование канала измерения температуры воздуха на входе в двигатель было ограничено введением погрешности датчика и квантования по уровню сигнала в АЦП.

здесь А21 — , А01- — 1 Л2п АЪ1 - А21‘(к'8х+( к) • с2),
2 • ех ♦ £
г А/*/ / О
Г (^1 + ^2 )

щ ) = N(t0+At)-N(t0-At)