Автоматическая система регулирования частоты вращения двигателя

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

(Национальный исследовательский университет)

Факультет «Заочный инженерно-экономический»

 

 

 

 

 

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

 

По дисциплине «Теория автоматического управления»

 

ТЕМА: Автоматическая система регулирования частоты вращения двигателя

 

Выполнил: Студент группы _______ ______________(    )        (подпись)                 (расшифровка)       Проверил: _____________________________   Работа _______________________                          (зачтена/незачтена)  ______________(______________)        (подпись)                 (расшифровка)

 

 

 

 

 

Челябинск, 2011

Содержание

Введение________________________________________________________3

Анализ работы системы___________________________________________ 4

Заключение______________________________________________________7

Список использованной литературы_________________________________8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Автоматическое управление в технике, совокупность действий, направленных на поддержание или улучшение функционирования управляемого объекта без непосредственного участия человека в соответствии с заданной целью управления. Автоматическое управление широко применяется во многих технических и биотехнических системах для выполнения операций, не осуществимых человеком в связи с необходимостью переработки большого количества информации в ограниченное время, для повышения производительности труда, качества и точности регулирования, освобождения человека от управления системами, функционирующими в условиях относительной недоступности или опасных для здоровья. Цель управления тем или иным образом связывается с изменением во времени регулируемой (управляемой) величины — выходной величины управляемого объекта. Для осуществления цели управления, с учётом особенностей управляемых объектов различной природы и специфики отдельных классов систем, организуется воздействие на управляющие органы объекта — управляющее воздействие. Оно предназначено также для компенсации эффекта внешних возмущающих воздействий, стремящихся нарушить требуемое поведение регулируемой величины. Управляющее воздействие вырабатывается устройством управления (УУ). Совокупность взаимодействующих управляющего устройства и управляемого объекта образует систему автоматического управления.

Система автоматического управления (САУ) поддерживает или улучшает функционирование управляемого объекта. В ряде случаев вспомогательные для САУ операции (пуск, остановка, контроль, наладка и т.д.) также могут быть автоматизированы. САУ функционирует в основном в составе производственного или какого-либо другого комплекса.

 

 

АНАЛИЗ РАБОТЫ СИСТЕМЫ

Рассмотрим автоматическую систему регулирования частоты вращения двигателя на принципе работы центробежного регулятора прямого действия. Он называется центробежным потому, что его действие основано на изменении центробежных сил, возникающих при разных значениях частоты вращения его грузов. В регуляторе таким вращающимся телом является траверса (диск) 5 (рис. 1). Он приводится во вращение через зубчатую передачу 1 от коленчатого вала двигателя 2. К краям диска 5 шарнирно прикреплены два рычага с одинаковыми грузами 4 и 7, которые вращаются вместе с диском регулятора вокруг вертикальной оси и связаны шарнирами со скользящей муфтой 3, свободно перемещающейся вверх или вниз. Этот узел называется измерителем частоты вращения коленчатого вала дизеля, это исходный основной орган регулятора. Предварительная затяжка пружины регулятора соответствует заданной частоте вращения, т.е. уравновешивается вертикальной составляющей от центробежной силы грузов. Сила затяжки пружины 6 задается контроллером, управляемым машинистом. Для изменения частоты вращения коленчатого вала дизеля специальный механизм меняет силу затяжки пружины 6. Если подача топлива в цилиндры соответствует нагрузке дизеля, то коленчатый вал вращается с постоянной частотой и вся система регулятора находится в равновесии.

При уменьшении нагрузки частота вращения вала дизеля при той же подаче топлива увеличится, соответственно увеличится и частота вращения диска регулятора 5, а следовательно, и связанных с ним обоих грузов 4 и 7 регулятора, которые под влиянием центробежных сил разойдутся и, преодолевая усилие пружины б, поднимутся вверх, увлекая за собой муфту 3. Положение муфты 3 изменяется всякий раз, когда изменяется частота вращения коленчатого вала дизеля. При переходе муфты 3 в новое положение регулятор создаёт силу, необходимую для перемещения реек 8 топливных насосов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 1. Принципиальная схема центробежного регулятора прямого действия

 

При уменьшении нагрузки на двигатель и перемещении муфты рычаг АОВ, воздействуя на рейки 8 топливных насосов, уменьшает подачу топлива в цилиндры дизеля, т.е. частота вращения коленчатого вала снизится. Так будет происходить до тех пор, пока центробежная сила грузов 4 и 7 не уравновесится силой пружины 6 регулятора. Такой регулятор устанавливает частоту вращения вала при уменьшении нагрузки всегда приблизительно постоянной. При увеличении нагрузки частота вращения коленчатого вала дизеля уменьшится, грузы 4 и 7 регулятора сблизятся, муфта 3 опустится и рычаг АОВ, переставляя рейки 8 топливных насосов, увеличивает подачу топлива в цилиндры до тех пор, пока снова не восстановится равновесие.

 

 

 

 

Рассмотрим систему с точки зрения Теории автоматического управления (рис.2):

цель управления - поддержание постоянной частоты вращения маховика;

управляемый объект – двигатель;

управляющее воздействие – положение регулирующей заслонки дросселя;

управляющее устройство - центробежный регулятор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Функциональная схема центробежного регулятора прямого действия

 

 

Описанная система представляет собой замкнутую одноконтурную непрерывную систему автоматического регулирования механического действия.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 

Была рассмотрена автоматическая система регулирования частоты вращения двигателя на принципе работы центробежного регулятора прямого действия. Данная система демонстрирует простоту поддержания требуемой величины оборотов двигателя, при полной автоматизации всего процесса. Это всё характеризует важность дисциплины «Теории автоматического управления» во всех сферах техники.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.Андреев Ю.Н. Управление  конечномерными линейными объектами. –М.: Наука, 1976. –424 с.

2.Бесекерский В.А., Попов  Е.П. Теория систем автоматического  регулирования. –М.: Наука, 1982. –304 с., ил.

3. Воронов А.А. Устойчивость, управляемость, наблюдаемость М.:Наука, 1979.-335с.,ил.

4.Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. –М.: Наука, 1978. –256 с., ил.

5. Юревич Е.И. Теория автоматического управления. – Л.:Энергия,1975.– 412 с.

6. http://www.infoterra.ru/oty/books/files/tau_dlya_chainikov.pdf