Разработка метода анализа нелинейной системы регулирования газотурбинной энергетической установки

• Автор: Бугрим, Леонид Иванович
• Шифр специальности: 05.13.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 208 c. : ил. + Прил. (77 с. : ил.)

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .

ГЛАВА I.АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ВОПРОСА И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1.Методы исследования нелинейных автоматических систем .

1.2. Обзор работ по исследованию систем ре1улирования газотурбинных энергетических установок
1.3.Обзор работ по разработке комбинированных моделей автоматических систем регулирования .
1.4.Вывод ы

1.5.Постановка задачи исследования.

ГЛАВА 2.АНАЛИЗ НЕЛИНЕЙНЫХ АВТОМАТИЧЕСКИХ СИСТЕМ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫСОКОГО ПОРЯДКА С РЕЛЕЙНЫМ ЭЛЕМЕНТОМ МЕТОДОМ СЕЧЕНИЙ ПРОСТРАНСТВА ПАРАМЕТРОВ
2.1.Методика выделения в сечениях пространства параметров областей устойчивости относительно вещественных корней .

2.1.1.Построение проекций плоскостей

2.1.2.Построение проекций поверхностей и определение необходимых и достаточных условий характера их расположения.
2.1.3.Определение полярности проекций полупространств и полуповерхностей
2.1.4.Построение фазовых траекторий и анализ возможных движений системы на плоскости ,
для случая ц0,А. 0 при разных значениях отношения С., С .
2.1.4.1.Построение фазовых траекторий и анализ возможных движений системы
ДЛЯ С,,С2
2.1.4.2.Построение и анализ характера фазовых траекторий системы при ССо1 КТ адТ1 .
2.1.4.3.Анализ характера фазовых траекторий системы при
2.1.5.Анализ характера фазовых траекторий системы для случая Т5г0,
2.1.6.Получение выражений для проекций плоскостей и поверхностей и анализ возможных движений в системе по фазовым траекториям для случая ХОДоДоДо, ТДЧГгМ
2.2.Методика выделения в сечениях пространства параметров областей устойчивости относительно пары комплексносопряженных корней .
2.2.I.Определение необходимых и достаточных условий и анализ характера фазовых траекторий, соответствующих случаю I .
2.2.2.Определение необходимых и достаточных условий и анализ характера фазовых траекторий, соответствующих случаю П
2.2.3.Определение необходимых и достаточных условий и анализ фазовых траекторий,соответствующих случаю Ш
2.3.Сравнительная оценка некоторых результатов исследования, приведенных в главе 2.
2.4.Выводы .
ГЛАВА 3.РАЗРАБОТКА МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ .
3.1.Разработка математической модели газотурбинной энергетической установки как управляемого объекта частоты вращения свободной турбины .
3.2.Разработка математической модели автоматического регулятора частоты вращения
3.2.1.Разработка математических моделей элементов автоматического регулятора .
3.2.2.Определение параметров и коэффициентов математической модели автоматического регулятора на режиме линеаризации
4
3.3.Исследование автоматической системы регулирования
на АВМ
3.3.1. Разработка аналоговой модели системы и про
верка ее адекватности
3.3.2.Порядок и результаты исследований аналоговой модели исходной системы с целью упрощения математической модели исходной системы .
3.4.Приведение математической модели системы к виду, удобному для применения метода сечений пространства параметров
3.5. Выводы.
ГЛАВА 4.ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ АВТОМАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ГАЗОТУРБИННОЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ.
4.1.Получение зависимостей для аналитического определения параметров системы в сечениях второго рода
4.2.Описание принципа действия алгоритма для определения коэффициентов канонической системы при заданных конструктивных параметрах автоматического регулятора
4.3.Разработка и описание комбинированной модели автоматической системы газотурбинного двигателя .
4.4.Порядок проведения исследований на экспериментальной установке и аналоговых вычислительных машинах .
4.5.Обсуждение результатов теоретических и экспериментальных исследований
4.6. Выводы.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


В работах , II предложен метод моделирования ГТД с учетом эксплуатационного изменения характеристик их звеньев, обеспечивающий расчет параметров двигателей во всем диапазоне рабочих режимов, и разработано упрощенное математическое описание ГТД, что позволило повысить помехоустойчивость аналоговой модели и сократить время счета на ЦВМ. Григоренко Н. Я. и Колодяжный разработали и довели до инженерных расчетов методику получения математической модели ГТД любой схемы. Расчет коэффициентов модели выполняется на ЦВМ. Вопросы статики и динамики, возможные способы регулирования судовых ГТУ изложены в работах ,,,,,,,6 и др. Работы ,,,8,1,3 и др. В ряде работ ,8, 0,5,6 и др. В работе Пб изложены теоретические основы проектирования и расчет систем регулирования, управления и защиты. Описаны конструкции регулирующей аппаратуры ГТУ,выведены линеаризованные
уравнения динамики элементов и установки. Элементы автоматических устройств рассматриваются без учета возможных нелинейностей. Для решения нелинейных задач рекомендуется использовать вычислительные машины. В справочном пособии i систематизированы и обобщены материалы по устройству, основам проектирования, эксплуатации и наладке автоматических систем судовых энергетических установок различных типов. В частности, приведены схемы, сравнительные характеристики свойств и линеаризованные уравнения динамики ГТУ. Приведена методика расчета автоматических регуляторов с учетом сухого трения в чувствительном элементе, мертвой зоны и насыщения в сервомоторе, использующая результаты, полученные в работе юз. В работах ,I,I5 разработаны и систематизированы материалы по теории автоматического регулирования авиадвигателей. Рассмотрены методы аналитического исследования линейных и нелинейных систем, методы математического и комбинированного моделирования. При исследовании нелинейных систем использованы метод гармонической линеаризации и ЭВМ, а при исследовании релейных систем метод фазовой плоскости. Сформулированы задачи автоматизации и обоснованы параметры автоматического регулирования. Рассмотрены свойства агрегатов и систем ГТУ как объектов управления, а также свойства, конструкции и устройство регуляторов и систем управления. Исследованию автоматических систем ГТД посвящено большое количество статей, в которых решаются вопросы выбора требуемых настроек, проведения исследований конкретных систем, обоснования применимости используемых методов и др. Так, например, в 5, б исследуется на АБМ и с применением методов разбиения и гармонической линеаризации работа двух параллельно работающих ГТД с учетом нелинейностей в сервомоторах. В излагается ме
тодика и результаты исследований на ЭЦВМ динамики частоты вращещения ТВД с учетом влияния различных факторов. Для повышения эффективности исследований проведен предварительный анализ с помощью метода гармонической линеаризации. Методика численного моделирования и определения параметров настроек линеаризованной автоматической системы регулирования АСР температуры ГТД рассмотрена в . При исследовании АСР с учетом нелинейностей решаются задачи о наличии и устойчивости периодических режимов , подавления автоколебаний 6, применимости используемых методов к исследованию многоконтурных систем, какими являются АСР ГТД, и другие. В излагается динамика блокированных ГТД судов на подводных крыльях, рассмотрено влияние различных факторов на работу двигателя, исследована устойчивость пусковых режимов. Динамика автоматической системы регулирования частоты вращения ГТД исследована классическими линейными методами. Теоретические положения автоматического регулирования турбовинтовых двигателей, принципы построения автоматических систем, примеры расчета и выбора параметров настроек регуляторов изложены в работах ,8,1,3. В расчетах использованы приближенные методы, теория линейных систем и численные методы. В работе А. М.Певзнера 7 рассматривается методика расчета переходных процессов, основанная на линеаризованных уравнениях. В работе В. И.Федорова и А. С.Веремеенко б в уравнениях системы регулирования учтены основные нелинейности. Исследования выполнены на ЦВМ. И.С. Ратнер пв исследовал динамику АСР частоты вращения силовой турбины ГТУ с помощью линеаризованных уравнений.