Система автоматического регулирования температуры газов в газотурбинном
                                 двигателе .
  Структурная схема:
где:
ОР – объект регулирования;
ЧЭ – чувствительный элемент;
У – усилитель;
ИМ – исполнительный механизм;
КЗ – корректирующее звено;
Значения заданных параметров для исследуемой системы
|Передаточная функция                     |Коэффициент       |Постоянная      |
|                                         |усиления          |времени         |
                                   Объекта
                             регулир-я |Чувств.
                          эл-та |Усилителя |Исполн.
                               мех-ма |Коррек
                     звена |К1 |К2 |К3 |К4 |Т0 |Т1 | |К1
                                  Т0р+1 |К2
                                Т1р+1 |К3 |К4
р |К5р |1,1 |1 |10 |0,5 |3 |1,1 | |
    Описание работы реальной системы:
    В данной работе рассматривается система  автоматического  регулирования
температуры газов в газотурбинном двигателе самолета. КЗ, которое  в  данном
случае является реальным дифференцирующим звеном, реагирует  на  поступающий
сигнал  от  ОР  и  дифференцируя  его  во  времени,  прогнозирует  изменение
температуры, т.е., система реагирует на малейшее отклонение  температуры  от
заданной, не допуская критического ее понижения. Затем сигнал  из  сумматора
поступает на  усилитель,  а  с  него  на  исполнительный  механизм,  который
выполняет
                      требуемую коррекцию температуры.
                                 ХОД РАБОТЫ
1) САУ разомкнута.
Структурная схема:
    На графике видно, что система неустойчива.
    При аналитической проверке система будет являться устойчивой, если все
корни его характеристического уравнения лежат в левой полуплоскости.
Проверяется это при помощи критерия устойчивости Гурвица. Согласно ему, для
того, чтобы  корни характеристического уравнения лежали строго в левой
полуплоскости, необходимо и достаточно, чтобы главный определитель матрицы
Гурвица и все его диагональные миноры были больше нуля.
    Передаточная функция:
    [pic]
где  3,3S3 +4,1S2 +S – характеристическое уравнение,
в котором а0=3,3, а1=4,1, а2=1, а3=0.
Поскольку свободный член характеристического уравнения равен нулю, значит
один из корней равен нулю, и отсюда следует, что система находится на грани
устойчивости.
2)САУ замкнута.
Структурная схема:
На графике зависимости видно, что система не устойчива.
    Передаточная функция:
[pic]
где  3,3S3 +4,1S2 +S +5,5– характеристическое уравнение,
в котором а1=3,3, а2=4,1, а3=1, а4=5,5
    Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
(1=а1=3,3>0,
(2=[pic]=а1·а2-а0·а3=4,1-18,15= -14,05<0
Следовательно, замкнутая система не устойчива.
2)САУ с корректирующим звеном.
    На этом этапе лабораторной работы рассматривается  данная  система,  но
уже  с  корректирующим  звеном,  для  которого  мы  экспериментальным  путём
подбираем коэффициент коррекции, при котором  система  была  бы  устойчивой.
Рассматривается два варианта, при k=0,1 и k=2.
а) Структурная схема:
График зависимости показывает, что система не устойчива.[pic]
    Передаточная функция:
[pic]
где  [pic]– характеристическое уравнение,
в котором а0=3, а1=4, а2=1, а3=5,5
    Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
(1=а1=3>0,
(2=[pic]=а1·а2-а0·а3=4,1·1-5,5·3,3=4,1-18,15<0
Отсюда можно сделать вывод, что при значении коэффициента k=0,1 система не
устойчива.
2)
График зависимости показывает, что система не устойчива.
    Передаточная функция:
[pic]
где  [pic]– характеристическое уравнение,
в котором а0=1,8, а1=3,9, а2=1, а3=5,5
    Исследуем устойчивость системы с помощью критерия устойчивости Гурвица:
(1=а1=1,8>0,
(2=[pic]=а1·а2-а0·а3=3,9·5,5-1·1,8=19,65<0
Отсюда можно сделать вывод, что при значении коэффициента К=2 система
устойчива.
Вывод:
    В  данной  лабораторной  работе   рассматривалась   САУ   регулирования
температуры газов, поверялась ее устойчивость в зависимости от структуры.
    В   первом   случае   моделировалась    разомкнутая   САУ.   Результаты
исследования  показали,  что   она   находится   на   границе   устойчивости
(температура газа в газотурбинном  двигателе  непрерывно  росла  с  течением
времени), что указывает на ненадежность системы, так как она может  в  любой
момент перейти в неустойчивое состояние.
     Для  повышения  надежности  системы  вводится  обратная  отрицательная
связь.  Однако  система  оставалась   неустойчивой,  т.е.  температура  газа
колебалась.
    На следующем этапе в систему  было  включено  корректирующее  звено,  и
экспериментальным методом подбирался коэффициент, при котором  система  была
бы  устойчивой,  и  время  регулирования  было  бы  минимальным.  Исходя  из
показаний графиков, и критерия Гаусса оптимальным коэффициентом КЗ  является
k=2.
    Что касается самой среды моделирования, т.е. СИАМ, я могу  сказать  что
она не смотря на неудобный интерфейс позволяет производить довольно  сложные
расчеты,  если  судить  по  документации,  и  позволяет  увидеть   результат
моделирования конкретной системы в виде графика. Также  ее  плюсом  является
простота в эксплуатации и небольшие требования к вычислительной машине.
————————
                                      У
                                     ИМ
                                     КЗ
                                     ЧЭ
                                     ОР
+
W1
W2
W3
W4
W5
                                      K
                                      S
                                      K
                                      К
                                    TS+1
                                      К
                                    TS+1
[pic]
                                      K
                                      S
                                      K
                                      К
                                    TS+1
                                      К
                                    TS+1
[pic]
[pic]
                                     KS
                                      К
                                    TS+1
[pic]
                                      К
                                    TS+1
                                      K
                                      S
                                      K