Исследование системы автоматического управления газотурбинным двигателем с астатическим регулятором переходных режимов Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Решетневские чтения

УДК 681.5: 629.735

В. И. Петунин

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа

ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННЫМ ДВИГАТЕЛЕМ С АСТАТИЧЕСКИМ РЕГУЛЯТОРОМ ПЕРЕХОДНЫХ РЕЖИМОВ

Рассматриваются особенности построения астатических систем автоматического управления газотурбинных двигателей на переходных режимах. Показано, что применение логико-динамического управления позволяет обеспечить астатизм каналов разгона и сброса частоты вращения и тем самым повысить точность реализации программ управления. Приведены результаты моделирования.

В системах автоматического управления (САУ) современными газотурбинными двигателями (ГТД) формирование управления часто осуществляется с помощью селекторов [1]. Обычно применяется принцип селектирования, согласно которому регулируется параметр двигателя, наиболее приблизившийся к величине, определяемой программой регулирования. Этот принцип реализуется с помощью алгебраических селекторов (АС).

В существующих САУ ГТД, как правило, регуляторы разгона и сброса строятся как статические каналы управления производной частоты вращения ротора, что приводит к потере точности выполнения программ разгона и сброса. Невозможность получения астатизма в этих каналах связано с противоречиями между точностью и устойчивостью.

Включение интегратора в каналы разгона и сброса позволяет сделать их астатическими и, соответственно, повысить точность выдерживания программ управления на переходных режимах. Однако при работе САУ на режиме стабилизации частоты вращения ротора этот интегратор должен быть выключен, так как он нарушает требуемые динамические характеристики этого канала [2]. Следовательно, необходимо управлять структурой САУ, в частности работой интегратора в каналах стабилизации режима работы, разгона и сброса. Это можно выполнить с помощью управляемого интегратора (УИ).

Вариант САУ с включением УИ на входе АС был рассмотрен в работе [3], здесь же рассматривается включение УИ после АС.

Структурная схема САУ ГТД с астатическим регулятором разгона показана на рис. 1, где РЧВ - регу-

лятор частоты вращения; РР - регулятор разгона; ИР - изодромный регулятор; ЗЧВ - задатчик частоты вращения ротора; ЗР - задатчик скорости изменения частоты вращения ротора на режиме разгона; ИЧВ -измеритель частоты вращения ротора; Д - дифференциатор; ЛУ - логическое устройство; УМ - умножитель [2].

Включение и выключение УИ осуществляется путем воздействия на его входы сброса и начального значения с помощью логического устройства ЛУ.

Моделирование переходных процессов, происходящих в САУ ГТД, производилось с использованием пакета 81ши1шк системы МЛТЬЛБ (рис. 2).

Полученные результаты показывают, что при введении управляемого интегратора на режиме разгона скорость изменения частоты вращения ротора точно равна заданному значению п асг = прзад = 0,2 с-1, при

этом для статического регулятора разгона ошибка по скорости изменения частоты вращения равна 16,7 %. При полной приемистости время разгона для астатической системы меньше, чем для статической на 0,75 с. Это справедливо и для первого варианта САУ [3].

Аналогичные результаты получены и для режима сброса частоты вращения ротора ГТД.

Таким образом, рассмотренная логико-динамическая САУ ГТД позволяет обеспечить повышение точности системы по скорости изменения частоты вращения ротора. Это приводит к улучшению динамических характеристик САУ ГТД - ускорению переходных процессов и уменьшению статических погрешностей реализации программ управления, что способствует увеличению тяги ГТД на режиме разгона.

зчв

ЗР

РЧВ

ЛУ

РР

АС шш

с

УИ

ИР

ГТД

ИЧВ

УМ

п

-г-

Рис. 1. Структурная схема САУ ГТД с астатическим регулятором разгона

Математические методы моделирования, управления и анализа данных.

п.

An 1

о.э 0.8 0.7

о.е

0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0

У1 "аст/

¥1 "аст

/ \ \

V V

Э 10 t, сек

Рис. 2. Переходные процессы на режиме разгона ротора ГТД

Библиографические ссылки

1. Петунин В. И. Принципы построения логико-динамических систем автоматического управления газотурбинными двигателями // Вестник УГАТУ. 2003. Т. 4, № 1. С. 78-87.

2. Петунин В. И., Фрид А. И. Синтез структуры и исследование астатического регулятора переходных

режимов газотурбинного двигателя // Вестник УГАТУ. 2010. Т. 14, № 2 (37). С. 118-127.

3. Петунин В. И. Синтез астатического регулятора переходных режимов газотурбинного двигателя // Решетневские чтения : материалы Х111 Междунар. науч. конф. : в 2 ч. ; Сиб. гос. аэрокосмич. ун-т. Красноярск, 2009. Ч. 1. С. 156-157.

V. I. Petunin

Ufa State Aviation Technical University, Russia, Ufa

RESEARCH OF THE SYSTEM OF AUTOMATIC CONTROL BY THE GAS TURBINE ENGINE WITH AN ASTATIC REGULATOR OF TRANSITIVE MODES

Features of construction of astatic systems of automatic control by gas turbine engines on transitive modes are considered. It is shown that application of logiko-dynamic control allows to provide astaticism channels of dispersal and dump of frequency of rotation and by that to raise accuracy of realisation ofprograms of control. Results of modeling are resulted.

© Петуннн В. H., 2010

УДК 621.45:004.8

С. Н. Поезжалова

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа

НЕЙРОНЕЧЕТКИЙ МЕТОД УПРАВЛЕНИЯ РАЗВИТИЕМ ВЫСОКИХ И КРИТИЧЕСКИХ ТЕХНОЛОГИЙ В АВИАДВИГАТЕЛЕСТРОЕНИИ

Предложена функциональная модель АСНИ-технологий и продемонстрировано применение нейронечеткого метода управления развитием высоких и критических технологий в авиадвигателестроении в виде информационной технологии работы обобщенно-регрессионной сети и использования нечеткой логики для формирования единых технологий авиационных двигателей нового поколения. Выявлены рациональные функции, описывающие развитие истребительной авиации и инновационно-инвестиционных проектов для создания конкурентоспособной продукции.

Для ускоренной разработки инновационных проектов основным методом сокращения сроков создания и постановки на производство новых изделий является автоматизация технической подготовкой производства (АСТПП). В данной работе предложено дополнить известные методы АСТПП средствами искусственного интеллекта, которые обеспечивают матема-

тическое моделирование и оптимизацию объектов проектирования.

В инновационных проектах и программах для разработки предварительных комплектов технологической документации, обеспечивающих создание техники новых поколений, рекомендуется строить функциональную модель «Автоматизированная система