Báo cáo thực hành tự động điều chỉnh và điều khiển hệ động lực

Đề bài: Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu động học Khi có sự sai lệch tốc độ, giả sử khi vòng quay tăng lên (ứng với trường hợp giảm tải), lực ly tâm của quả văng 1 thắng được sức cản của lò xo 2 làm khớp trượt 3 của BCB đi lên. Thông qua thanh truyền 7 con trượt 4 của BKĐ cũng đi lên mở cửa sổ ngăn kéo. Khoang phía trên piston servomotor thông với đường dẫn dầu có áp suất cao P1, còn khoang phía dưới thông với đường dầu chảy về két chứa. Do độ chênh lệch áp giữa 2 khoang nên piston servomotor cùng với cán 6 và thanh răng nhiên liệu dịch chuyển xuống dưới theo chiều giảm lượng cấp nhiên liệu

TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ

BÁO CÁO THỰC HÀNH

Đề bài: Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu động học

GVHD : PHẠM ĐÌNH BÁ SINH VIÊN : NGUYỄN ĐÌNH THỊNH LỚP : MTT51-ĐH2

MSV : 39331

1 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC BỘ ĐIỀU TỐC HOẠT ĐỘNG GIÁN TIẾP

P 2

P 1



3

4

5

6

3

4 5 6

P 2

P 1



2

2

_

_

a) b)

Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc hoạt động gián tiếp a- không có liên hệ ngược

b- có liên hệ ngược cứng kiểu động năng 1-quả văng; 2-lò xo điều tốc; 3-khớp trượt; 4-con trượt; 5-piston servomotor;

6-cán piston; 7-thanh truyền

1.1.SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG

Sơ đồ chức năng bộ điều tốc tác dụng gián tiếp

a – không có liên hệ ngược ;

b – có liên hệ ngược cứng kiểu động năng;

1.2 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

1.2.1 Không có liên hệ ngược (hình a)

Khi có sự sai lệch tốc độ, giả sử khi vòng quay tăng lên (ứng với trường hợp giảm tải), lực ly tâm của quả văng 1 thắng được sức cản của lò xo 2 làm khớp trượt 3 của BCB đi lên Thông qua thanh truyền 7 con trượt 4 của BKĐ cũng đi lên mở cửa sổ ngăn kéo Khoang phía trên piston servomotor thông với đường dẫn dầu có áp suất cao P1, còn khoang phía dưới thông với đường dầu chảy về két chứa Do độ chênh lệch áp giữa 2 khoang nên piston servomotor cùng với cán 6 và thanh răng nhiên liệu dịch chuyển xuống dưới theo chiều giảm lượng cấp nhiên liệu

Trong trường hợp này tác động điều chỉnh chỉ ngừng khi các cửa sổ ngăn kéo đóng hoàn toàn, nghĩa là khớp trượt của BCB ở vị trí ban đầu Vị trí này của khớp trượt chỉ tương ứng với giá trị ban đầu của tốc độ quay Như vậy ở đây không có sai số tĩnh học, do đó bộ điều tốc này thuộc loại không có tĩnh học

Do có quán tính khi cơ quan điều chỉnh (thanh răng nhiên liệu) đạt vị trí cần thiết tương ứng với giá trị tốc độ ban đầu, con trượt vẫn chưa đóng cửa sổ dẫn công chất vào servomotor ; còn khi con trượt đóng cửa sổ (nghĩa là tốc độ đạt giá trị ban đầu) thì cơ quan điều chỉnh đã vượt qua vị trí cần thiết Như vậy ở đây trong trường hợp này sẽ có hiện tượng điều chỉnh nhầm Rõ ràng hoạt động của bộ điều tốc này không ổn định mà quá trình điều chỉnh sẽ bị kéo dài

Bộ điều tốc này không được dùng cho động cơ diesel vì làm việc không ổn định, trong quá trình làm việc số vòng quay dao động lớn và thường la dao đông không tắt

1.2.2 Có liên hệ ngược cứng (hình b)

Ở giai đoạn đầu khi xuất hiện sai lệch thông số điều chỉnh bộ điều tốc này hoạt động không khác bộ điều tốc không có liên hệ ngược vừa khảo sát ở trên Nhưng ở giai đoạn tiếp theo khi piston servomotor bắt đầu dịch chuyển, điểm tựa

C sẽ chuyển động theo làm cho điểm B chuyển động ngược với hướng chuyển động ban đầu và đưa con trượt về vị trí ban đầu (đóng các cửa sổ ngăn kéo) Kết quả là piston servomotor sẽ dừng lại Lúc này vị trí khớp trượt của BCB sẽ khác với vị trí ban đầu, nghĩa là tốc độ không giữ được giá trị ban đầu Như vậy trong trường hợp này có sai số tĩnh học và hệ thống thuộc loai tĩnh học Rõ ràng bộ điều tốc này hoạt động ổn định hơn và thời gian quá trình điều chỉnh không bị kéo dài Nhược điểm của hệ thông này là xuất hiện sai số tĩnh học Nhưng bằng cách chọn hệ số truyền của khâu hồi tiếp ta có thể thu được đặc tính tĩnh học (sai số tĩnh học) của hệ thống theo ý muốn

2 XÁC ĐỊNH THAM SỐ THEO HÀM TRUYỀN

w1 = θψ w4 = w7 = δω

w2 = Kb w5 = θd

w3 = w6 = Ka

Tính hàm truyền:

w6 hồi tiếp âm w3 : w36 = =

w2 nối tiếp w36 : w236 = w2 w36 =

Sơ đồ sau khi biến đổi là

Wp = y4.w4 = w4.(y3.w236 - d p( ) w5) = w4.w236.( ψp.w1 – Wp.w7) - d p( )

w5.w4

= w4.w1.w236.( ψp) - w4.w7.w236.Wp - d p( ).w5.w4

→ Wp.(1 + w4.w7.w236) = w4.w1.w236.( ψp) - d p( ).w5.w4

Wp =

Hàm truyền là 2 giá trị :

( )

d p

 =

3 XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ HÀM TRUYỀN

Thay vào ta có

1

4p 1, 43p4

( )

d p

0,1

4 1, 43 4

p



 

4 KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ.

Xét phương trình đặc trưng:

( )p

H = Theo Hurwirtz

Hệ thống điều khiển tự động sẽ ổn định nếu:

- Tất cả các hệ số của phương trình đặc trưng là dương

- Tất cả các định thức Hurwirtz đều dương

Như ta đã thấy tất cả các hệ số của phương trình đặc trưng đều dương

Ta xét:

2

 = 1 3

a a

a a

 

 

 = 5,72 > 0

Vậy hệ đã cho là ổn định.

5 MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐIỀU TỐC BẰNG MATLAB 5.1.SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU TỐC-ĐỘNG CƠ-PHỤ TẢI

Sơ đồ cấu trúc bộ điều tốc hệ đông cơ-phụ tải

khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu động học

5.2 THỰC HIỆN MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CHO TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ

Mô phỏng hệ đông cơ-phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu động học bằng Simulink