Автоматизация управления установок с ДВС., страница 29

Сравнение переходных процессов при сбросе нагрузки для систем с одноимпульсным и двухимпульсным регуляторами показано на рис. 68, а, б. Кривые 1 и 2 представляют моменты сопротивления приводного агрегата до и после сброса нагрузки, линия 3 - регуляторная характеристика. В первом случае (рис. 68, а) в момент сброса нагрузки (точка а) возникает разность между моментом двигателя и моментом сопротивления, определяемым линией 2. Это приводит к росту частоты вращения и одновременно к уменьшению подачи топлива вследствие нарастающей разности между центробежной и восстанавливающей силами. В точке б система двигатель-нагрузка проходит равновесное состояние, частота вращения и разность центробежной и восстанавливающей сил достигает максимума и затем падает до нуля в точке в при минимальной подаче топлива. Далее, до точки г, продолжается падение частоты вращения при возрастающей подаче топлива. После нескольких витков процесс заканчивается в равновесной точке д. При двухимпульсном регуляторе (рис. 68, б) сигнал о падении нагрузки практически мгновенно уменьшает подачу топлива, так что момент двигателя сближается с моментом сопротивления. Остаточная разность моментов приводит к изменению частоты вращения, а следовательно, к перемещению грузов измерителя скорости и рейки топливного насоса аналогично тому, что мы наблюдали в предыдущем случае. Однако исходная разность моментов в точке б здесь значительно меньше, чем в точке а в первом случае. Поэтому и максимальная частота вращения (точка г), и амплитуда изменений момента двигателя также существенно меньше. В итоге переходный процесс завершается быстрее и с меньшими колебаниями скорости.

Одна из возможных схем регулятора, реализующего такой принцип управления, показана на рис. 69. Здесь в качестве сигнала нагрузки используется выход измерителя электрической мощности в сети генератора, который приводится двигателем. При изменениях мощности напряжение от измерителя мощности 1 подается на катушку электрического исполнительного устройства 2. При этом перемещается сердечник электромагнита, с которым связана подвижная втулка золотника гидроусилителя. Шток поршня гидроусилителя передает движение рейке топливного насоса, изменяя тем самым подачу топлива в двигатель. Отклонение частоты вращения вала двигателя, если оно появляется, воспринимается измерителем скорости, с которым связан золотник гидроусилителя. Таким образом, открытие каналов, ведущих к управляющим полостям гидроусилителя, определяется суммой перемещений золотника и подвижной втулки. Кинематическая обратная связь осуществляется с помощью блока обратной связи 3, выполненного в данной схеме в виде потенциометра, движок которого соединен со штоком поршня гидроусилителя. Напряжение с блока обратной связи 3 подается на вторую катушку исполнительного устройства 2, вызывая обратное движение сердечника исполнительного устройства. Разумеется, возможно использовать и любой другой вид обратной связи из числа рассмотренных выше.

В качестве сигнала нагрузки может использоваться и угловое ускорение вала двигателя, которое пропорционально разности моментов двигателя и нагрузки. Это позволяет получить необходимые динамические характеристики системы без подключения к электрической сети нагрузки. В регуляторах с электрическим измерителем скорости для получения такого сигнала используется блок дифференцирования. Однако такой второй импульс можно получить и использовать в регуляторах с механическим измерителем скорости. Для этого достаточно сместить плоскость движения груза измерителя относительно радиальной плоскости. Примеры показаны на рис. 70, а (измеритель с угловыми грузами) и рис. 70, б (измеритель со сферическими грузами). Благодаря эксцентричности расположения грузов при наличии углового ускорения (на рисунке показан случай замедления, связанного с увеличением нагрузки) появляется касательная сила инерции, дающая радиальную составляющую R, которая стремится сдвинуть грузы и тем самым вызвать перемещение рейки топливного насоса в сторону увеличения подачи. Угловое ускорение появляется одновременно с изменением нагрузки, так что перемещение рейки начинается еще до изменения угловой скорости.