Технические науки/12. Автоматизированные системы управления на производстве
К.т.н. Зубков Е. В., аспирант Юлчурина А. Р.
Камская государственная
инженерно-экономическая академия, Россия
Управление
режимами испытаний дизелей при их динамическом нагружении на основе
математического моделирования
В настоящее время испытания двигателей,
проводимые по международному стандарту 1585, выполняются в стационарных
режимах. Испытания проводятся на стендах по схеме «ДВС – Тормоз» при
Me = const, Mc = const,
n = const ± 1, t воды, масла = const ± 5.
Так как в условиях эксплуатации наиболее распространён неустановившийся режим
нагрузки, испытания в статических режимах, которые получили наибольшее
распространение, не совсем адекватно показывают работу двигателя при реальных
нагрузках.
Исследование двигателей в динамических режимах
позволяет получить динамические характеристики рабочих процессов двигателя
машино-тракторного агрегата. Поэтому стенд для динамических исследований
двигателей должен обеспечивать возможность воспроизводить неустановившийся
характер нагрузки, а также типовые сигналы нагружения исследуемого двигателя.
С целью обеспечения возможности учета
динамических свойств двигателя при разработке системы автоматического
управления и системы автоматического регулирования для настройки параметров АСИ
дизельных двигателей применяется математическая модель двигателя [1].
Используемая математическая модель управления
дизельным двигателем представлена в виде формул (1) и (2) [2]:
где
и 
– входные параметры
требуемой частоты вращения вала двигателя и нагрузки, соответственно; 
и 
– переменные, определяющие положение рейки
ТНВД и нагрузку, соответственно; 
– выходной сигнал, показывающий частоту
вращения вала двигателя.
Векторная передаточная функция, полученная из
модели, была использована для имитационного моделирования режимов испытания с
помощью Xcos – графического редактора для разработки гибридных моделей
динамических систем, входящего в пакет прикладных математических программ SciLab.
Были созданы модели работы автотракторного
дизеля в режимах гармонического, пилообразного, ступенчатого изменений
нагрузки.
Входной параметр требуемой частоты вращения вала
во всех режимах равен 1600 мин-1.
Входной параметр гармонической нагрузки 
описывается функцией:
Здесь и далее t – время в секундах.
График зависимости частоты вращения вала
двигателя в режиме гармонического изменения нагрузки представлен на рисунке 1.
Входной параметр пилообразной нагрузки 
описывается функцией:
График зависимости частоты вращения вала
двигателя в режиме пилообразного изменения нагрузки представлен на рисунке 2.
Входной параметр ступенчатой нагрузки 
описывается функцией:
График зависимости частоты вращения вала
двигателя в режиме пилообразного изменения нагрузки представлен на рисунке 3.
251658240
Рис. 1. Зависимость частоты вращения вала
двигателя в режиме гармонического изменения нагрузки
251658240
Рис. 2. Зависимость частоты вращения вала
двигателя в режиме пилообразного изменения нагрузки
251658240
Рис. 3. Зависимость частоты вращения вала двигателя в режиме
ступенчатого изменения нагрузки
Полученные
сигналы управляющих воздействий, имитирующих работу дизеля при гармоническом,
пилообразном, ступенчатом изменении нагрузки, можно использовать для управления двигателем в процессе стендовых
испытаний.
Литература:
1. Луканин И.Н., Шатров М.Г., Кричевская Т.Ю. и
др. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн. 3. Компьютерный практикум.
Моделирование процессов в ДВС.: Учебник для вузов / Под ред. И.Н. Луканина и
М.Г. Шатрова. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 2005. – 414 с.: ил.
2. Зубков Е.В. Математическое моделирование
режимов испытаний дизельных двигателей /Галиуллин Л.А., Зубков Е.В., Мочалов
Д.И.//Научно-технические ведомости СПбГПУ. - 2011 - № 5. – С. 77-81.