К вопросу о диагностировании электронного регулятора частоты вращения ДВС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Саратовский государственный технический университет имени Гагарина Ю.А.

К ВОПРОСУ О ДИАГНОСТИРОВАНИИ ЭЛЕКТРОННОГО РЕГУЛЯТОРА ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ ДВС

Сычев А.М., Статут А.С.

Аннотация

Посредством математического моделирования решается задача исследования динамики переходных процессов в системе технической диагностики элементов системы автоматического регулирования частоты вращения двигателя внутреннего сгорания. Моделирование проводится в среде визуального графического программирования Simulink.

Ключевые слова: двигатель внутреннего сгорания, частота вращение, регулятор, диагностика, моделирование

By means of mathematical modeling the research problem of dynamics of transients in system of technical preliminary treatment of elements of system of automatic regulation of an engine speed of internal combustion dares. Modeling is spent in the environment of visual graphic programming Simulink.

Keyword: an internal combustion engine, frequency rotation, an adjuster, preliminary treatment, modeling

Диагностика отказов элементов современных систем автоматического регулирования частоты вращения (САРЧВ) двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с электронным управлением обычно производится на специальных стендах или с помощью встроенных электронных систем технической диагностики (СТД).

При оценке отказов технического объекта используют несколько диагностических методов; метод сравнения, метод идентификации параметров модели по контролируемым данным; метод обратных задач моделирования и др. [1].

Менее изучены диагностические методы на основе математических методов идентификации параметров модели по контролируемым переменным состояния в реальном времени. Они не требуют разборки САРЧВ, использования специальных стендов и дополнительного оборудования, что приводит к снижению трудоемкости процесса диагностики, обеспечивает повышение точности и информативности разрабатываемых СТД. Поэтому совершенствование диагностического метода на основе математического метода идентификации параметров модели по контролируемым переменным состояния, разработка более информативного алгоритма СТД является актуальной задачей.

Функциональная схема САРЧВ ДВС отражена на рис. 1.

Из функциональной схемы на рис.1 видно, что при оценке технического состояния САРЧВ должны подлежать диагностике следующие её элементы: двигатель внутреннего сгорания, как объект регулирования по частоте вращения; датчики частоты вращения и ВМТ; контроллер; усилитель мощности; исполнительный механизм регулятора частоты вращения (РЧВ).

Для разработки диагностических моделей элементов САРЧВ ДВС были использованы данные экспериментов по переходным процессам газового двигателя с электронным управлением, работающего на электрическую нагрузку, полученные ООО "ППП Дизельавтоматика".

Рисунок 1 - Функциональная схема САРЧВ: Д 1 - датчик частоты вращения; Д 2 - датчик ВМТ; К - контроллер; У - усилитель мощности; ИМ - исполнительный механизм; РЧВ - регулятор частоты вращения

Был использован алгоритм диагностики на основе: эталонных моделей, сравнения выходов моделей с контролируемыми перемнными (с датчиков), использования щелевых функций и интегрирования сигнала после щелевых функций [1]. двигатель диагностика алгоритм simulink

По данным экспериментов по САРЧВ ДВС на режимах сброса нагрузки построены диагностические эталонные математические модели ДВС и РЧВ в форме передаточных функций с использованием математического метода авторегрессионной идентификации [3,5].

Проверка работоспособности рассматриваемого алгоритма диагностики осуществлялась в среде визуального графического программирования Simulink [2,4]. Структурная схема модели СТД ДВС и РЧВ в среде Simulink отражена на рис. 2.

Рисунок 2 - Структурная схема полной (целостной) модели рассматриваемой системы технической диагностики ДВС и РЧВ в среде Simulink

Результаты исследования диагностического алгоритма СТД в форме графиков переходных процессов изменения контролируемых значений переменных - сигналов с датчиков и сигналов с выхода эталонных моделей по частотам вращения во времени, отражены на рис. 3.

Моделируемые сигналы внутри СТД после интегратора, перед интегратором и до щелевой функции во времени отражены на рис. 4.

Рисунок 3 - Изменение контролируемых значений переменных - сигналов с датчиков и сигналов с выхода эталонных моделей по частотам вращения и сигналов управления органом подачи топлива во времени в алгоритме СТД

Рисунок 4 - Изменение форм сигналов канала по частоте вращения внутри СТД во времени: Дn - разница сигналов с датчика частоты вращения и с эталонной модели; 1 - после щелевой функции; 2 - после интегратора

Полученные результаты моделирования алгоритма процессов СТД в среде Simulink (Matlab) обеспечивают высокую иллюстративность особенностей работы принятого диагностического алгоритма, указывают на работоспособность алгоритма и дальнейшие пути его совершенствования. Полученные результаты могут быть рекомендованы к использованию разработчикам СТД ДВС в учебном процессе студентов, обучающихся по диагностике элементов ДВС.

Список литературы

1. Автоматический контроль и диагностика систем управления силовыми установками летательных аппаратов / И. Васильев, Ю.М. Гусев, А.И. Иванов и др. - М.: Машиностроение, 1989. - 240 с.

2. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5 + SIMULNK 4/5 в математике и моделировании: Полное руководство пользователя /В.П. Дьяконов. - М.: СОЛОН-Пресс,2003. - 576 с.

3. Крутов В.И. Двигатель внутреннего сгорания как регулируемый объект.- М.: Машиностроениe, 1978. - 472 с.

4. Льюинг Л. Идентификация систем. Теория пользователя: пер. с англ. / под ред. Я.З. Цыпкина. - М.: Hаука. Гл. ред. физ.- мат. лит., 1991. - 432 c.

5. Сычев А.М., Брагин Т.М., Степанов М.Ф., Степанов А.М. Построение математической модели дизель-генератора по данным эксперимента./ Сб. трудов XXI Междунар. науч. конф.: в 10 т. Т. 6 / под общ. ред. В.С. Балакирева. - Саратов: Сарат. гос. техн. ун-т, 2008. - С. 323-326.

Размещено на Allbest.ru