Đề bài: Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu lực bộ điều tốc SG Các thành phần cơ bản của bộ điều tốc + Cảm biến: 11, 12, 2 + Khuyếch đại: 6, 7 + Liên hệ ngược: 2, 18, 3 Khi tải không thay đổi Khi chế đọ hoạt động của động cơ cân bằng ổn định,lực li tâm của quả văng 12 cân bằng với lực đàn hồi của lò xo 11,con trượt 9 ở vị trí như hình vẽ.Dầu không được cấp vào xilanhpiston 6,piston 6 đứng yên,thanh răng nhiên liệu ở vị trí lượng cấp nhiên liệu không đổi,lượng cấp nhiên liệu không đổi, vòng quay động cơ không đổi.
BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 1 - 5–2014 TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO THỰC HÀNH Môn: TĐ ĐC&ĐK HỆ ĐỘNG LỰC TÀU THỦY Đề bài: Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc có phản hồi phụ cứng kiểu lực bộ điều tốc SG T a T d T f k a k b k d β θ ψ Thông số 2 3 2 0,1 1 1,5 0,3 0,5 GVHD : PHẠM ĐÌNH BÁ SINH VIÊN : ĐỖ TIẾN DUY MSV : 39297 LỚP : MTT51-ĐH2 Hải Phòng- 2014 KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 2 - 5–2014 1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC BỘ ĐIỀU TỐC UG40-TL Sơ đồ nguyên lý bộ điều tốc SG 1- trục ra; 2- tay đòn; 3- tay đặt tốc độ; 4- vít hạn chế tốc độ cao; 5- vị trí cấp dầu; 6- piston servomotor; 7- tay đòn; 8- van chặn; 9- con trượt điều khiển; 10- bơm dầu; 11- lò xo điều tốc; 12- quả văng; 13- ống trượt quay; 14- bộ phận hiệu chỉnh độ không đồng đều; 15- thiết bị định vị để hiệu chỉnh độ không đồng đều; 16- tay đòn gắn lò xo; 17- vít hạn chế tốc độ thấp; 18- tay đòn điều khiển tốc độ; 19- lò xo van một chiều; 20- piston van một chiều 1.1. NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC 1.1.1. Các thành phần cơ bản của bộ điều tốc + Cảm biến: 11, 12, 2 + Khuyếch đại: 6, 7 + Liên hệ ngược: 2, 18, 3 KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 3 - 5–2014 1.1.2. Khi tải không thay đổi - Khi chế đọ hoạt động của động cơ cân bằng ổn định,lực li tâm của quả văng 12 cân bằng với lực đàn hồi của lò xo 11,con trượt 9 ở vị trí như hình vẽ.Dầu không được cấp vào xilanh-piston 6,piston 6 đứng yên,thanh răng nhiên liệu ở vị trí lượng cấp nhiên liệu không đổi,lượng cấp nhiên liệu không đổi, vòng quay động cơ không đổi. 1.1.3. Khi tăng tải - Khi tăng tải thì vòng quay giảm, lực li tâm của quả văng 12 lớn hơn lực li tâm lò xo 11 làm cho con trượt 9 đi xuống.Khi đó,dầu đi vào xilanh-piston 6 đẩy piston 6 đi lên nâng tay đòn 7 lên, 26 quay theo cùng chiều kim đồng hồ,thanh răng nhiên liệu quay theo chiều tăng lượng nhiên liệu cấp vào động cơ,làm tăng vòng quay động cơ.Đồng thời khi tay đòn 7 nâng lên thì tay đòn 2 cũng nâng lên làm nâng lò xo 2 lên,con trượt 9 được nâng lên,vòng quay dần trở về ổn định. 1.1.4. Khi giảm tải - Khi giảm tải: vòng quay tăng, lực li tâm của quả văng 12 nhỏ hơn lực đàn hồi của lò xo làm cho con trượt 9 đi lên dầu trong xilanh-piston 6 đi ra, piston 6 đi xuống,7 đi xuống, 26 quay theo chiều ngược kim đồng hồ làm thanh răng nhiên liệu quay theo chiều giảm lượng cấp nhiên liệu vào động cơ,làm giảm vòng quay động cơ.Khi 7 đi xuống kéo tay đòn 2 đi xuống làm con trượt 9 đi xuống, vòng quay dần trở về ổn định. - Liên hệ ngược có tác dụng làm cho việc đóng mở piston servomotor nhanh hơn, làm cho quá trình điểu chỉnh nhanh hơn. 1.2. SƠ ĐỒ CHỨC NĂNG Sơ đồ chức năng bộ điều tốc SG KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 4 - 5–2014 2. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA BỘ ĐIỀU TỐC BẰNG MATLAB 2.1. SƠ ĐỒ CẤU TRÚC HỆ ĐIỀU TỐC-ĐỘNG CƠ-PHỤ TẢI Sơ đồ cấu trúc bộ điều tốc SG 2.2. XÁC ĐỊNH HÀM TRUYỀN THEO THAM SỐ - Ta có: + W 3 nối tiếp với W 4 nên: W 34 = W 3 . W 4 = 1.1 = 1 + W 34 hồi tiếp với W 1 nên tá có W 134 + W 134 nối tiếp W 2 nên có W 1234 + W 1234 hồi tiếp với W 6 KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 5 - 5–2014 Ta có 1 y = ( )p ψ . ψ θ =0,5. ( )p ψ W (p) = W 2 .y 4 y 4 = y 3 -y 5 = y 3 - ( )d p α => W (p) = W 2 .(y 3 - ( )d p α .W 5 ) với W 5 = 1 y 3 = W 134 . y 2 y 2 =0,5. ( )p ψ -W 6 = 0,5. ( )p ψ -W p => W (p) = W 2 .(y 3 - ( )d p α ) = W 2 .[W 134 . 0,5. ( )p ψ - W p .W 134 - α d(p) ] => W (p) .(1+ W 2 .W 134 )=W 2 . W 134 . 0,5. ( )p ψ - α d(p). W 2 3. XÁC ĐỊNH GIÁ TRỊ CỦA HÀM TRUYỀN 3.1. THỰC HIỆN MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CHO TRƯỜNG HỢP CỤ THỂ T a T d T f K a K b K d β ψ θ 2 3 2 0.1 1 1.5 0.3 0.5 Thay vào ta có sơ đồ sau KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 6 - 5–2014 Thay số W 34 = W 3 . W 4 = 1.1 = 1 )( 5,166 1 1 5,13 1 )( 5,166 1 1 5,0. 5,166 1 )( 22 2 p pp p p pp pp pW αψ ++ + + − ++ + ++ = )( 5,266 1 )( 5,266 5,0 )( 22 p pp p pp pW αψ ++ − ++ = 1 KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ. Xét phương trình đặc trưng: H’(p)= 5,266 2 ++ pp 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: = 15 > 0 Hệ ổn định Kết luận: hệ đã cho ổn định 3.2. MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG ĐIỀU TỐC BẰNG MAPLAP KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 7 - 5–2014 Mô phỏng hệ động cơ – phụ tải khi trang bị bộ điều tốc SG bằng Simulink KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 8 - 5–2014 KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO CÁO THỰC HÀNH TĐĐC&ĐK HỆ THỐNG ĐỘNG LỰC TÀU THỦY - 9 - 5–2014 KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 . )( 5,166 1 1 5,13 1 )( 5,166 1 1 5,0. 5,166 1 )( 22 2 p pp p p pp pp pW αψ ++ + + − ++ + ++ = )( 5 ,26 6 1 )( 5 ,26 6 5,0 )( 22 p pp p pp pW αψ ++ − ++ = 1 KHẢO SÁT TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA HỆ. Xét phương trình đặc trưng: H’(p)= 5 ,26 6 2 ++ pp Theo. số 2 3 2 0,1 1 1,5 0,3 0,5 GVHD : PHẠM ĐÌNH BÁ SINH VIÊN : ĐỖ TIẾN DUY MSV : 3 929 7 LỚP : MTT51-ĐH2 Hải Phòng- 20 14 KHOA CƠ KHÍ – TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM ĐỖ TIẾN DUY LỚP MTT51–ĐH2 BÁO. )p ψ W (p) = W 2 .y 4 y 4 = y 3 -y 5 = y 3 - ( )d p α => W (p) = W 2 .(y 3 - ( )d p α .W 5 ) với W 5 = 1 y 3 = W 134 . y 2 y 2 =0,5. ( )p ψ -W 6 = 0,5. ( )p ψ -W p => W (p) = W 2 .(y 3 -