Диагностирование систем автоматического управления

Размещено на http://www.allbest.ru/

Балтийская Государственная Академия

Рыбопромыслового Флота

Кафедра «Кафедра электрооборудования и автоматики судов»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По дисциплине "Диагностирование систем автоматического управления"

Калининград-2016 г

1. Надежность систем автоматического управления на судне

Судовая электроэнергетическая система (СЭС) представляет собой совокупность источников электрической энергии, преобразователей, распределительных и регулирующих устройств, соединительных кабелей и потребителей, предназначенную для генерирования электроэнергии заданного качества и в нужном количестве, а также для бесперебойного питания судовых потребителей этой электрической энергией.

По мере своего развития, роста мощности источников электрической энергии, автоматизации и телемеханизации судовые электроэнергетические системы становятся все более сложными. Такие сложные системы должны быть достаточно надежными, иначе они не смогут выполнять возложенных на них ответственных задач. Надежность СЭС связана также с экономикой и безопасностью плавания.

Бурное развитие средств комплексной автоматизации судовых систем; сокращение численности обслуживающего персонала; требования, предъявляемые к качеству электрической энергии, точности и быстродействию судовых технических устройств, их весам и габаритам; более сложные общие условия использования судов - увеличение их скорости, повышение мореходности и маневренности, использование в любое время суток, в любую погоду, в различных климатических условиях-все это позволяет утверждать, что если надежность уже существующих судовых систем и устройств является недостаточной, то еще большего внимания потребует надежность будущих систем. Технический прогресс выдвинул проблему надежности на первое место и сам зависит от успешного решения этой проблемы.

Общая проблема надежности СЭС охватывает широкий круг вопросов, направленных на обеспечение и поддержание высокой надежности как отдельных элементов, так и всей системы в целом. По отношению к СЭС это проблема смешанного типа, т. е. и практическая, и научная одновременно.

Проблема надежности элементов СЭС чаще всего проявляется как чисто практическая, ибо для ее решения не требуется ни новых теорий, ни новых знаний, а лишь добросовестное отношение к делу, отличная организация труда, использование высококачественных материалов, выполнение всех требований при проектировании, систематический контроль на всех этапах производства и эксплуатации.

Для СЭС в целом всего этого оказывается уже недостаточно, так как для объективного ответа на ряд вопросов, выдвигаемых практикой проектирования и эксплуатации, крайне нужны и новые знания, и новые теории, и новые математические модели. К таким вопросам следует отнести, например, научно обоснованный выбор структуры системы, установление необходимого числа связей между основными элементами системы, расположение коммутационных и защитных аппаратов, степень резервирования отдельных элементов, оценка восстанавливаемости ряда элементов, расчет ЗИПа, определение оптимальных сроков профилактики-и т. д.

Проблема надежности является далеко не новой. Она постоянно сопутствовала техническому прогрессу, и там, где практические потребности человека выдвигали ее, она находила более или менее разумное решение на уровне технических возможностей и знаний, которыми характеризовался тот или иной период.

Принципиально новым моментом современного периода развития проблемы надежности СЭС является количественный подход к ее решению в отличие от чисто качественной оценки надежности СЭС, осуществлявшейся ранее. Принадлежа к инженерным дисциплинам, теория надежности тесно связана с современной прикладной математикой, ибо математика является тем средством, с помощью которого в большинстве случаев только и возможна корректная постановка задачи, четкая формулировка условий и допущений, необходимых для решения. Теория надежности-это новая научная дисциплина, изучающая общие закономерности, которых следует придерживаться при проектировании, испытаниях, изготовлении, приемке и эксплуатации изделий для получения максимальной эффективности от их использования.

Основные понятия теории надежности:

Основные понятия теории надежности устанавливаются путем описания соотношений между ними. Необходимо сразу же отметить некоторую условность (относительность) многих из этих понятий и определений, но точно так же, по существу, обстоит дело и в других областях науки, и это нисколько не умаляет полезности и содержательности вводимых научных понятий.

Остановимся на соотношении между понятиями «надежность» и «эффективность». Эффективность - более общее и широкое понятие, включающее в себя и надежность, но, как всякое общее понятие, оно несколько расплывчато и неконкретно.

Чтобы выделить то понятие надежности, которое используется в данной книге, изобразим схематически соотношения между некоторыми основными понятиями, входящими в общее понятие «эффективность системы» (рис. 1)

управление автоматический судно диагностика

Под эффективностью системы будем понимать совокупность свойств, определяющих степень приспособленности системы к выполнению поставленных задач. В некоторых работах указанная совокупность свойств названа термином «качество».

Эффективность всякой технической системы определяется в основном эффективностью выполнения системой определенных задач (с учетом внешней обстановки и способа применения) и эффективностью использования вкладываемых в нее средств (материальных, людских, финансовых и пр.).

Эффективность выполнения системой определенных задач характеризуется в первую очередь надежностью и живучестью системы.

Под надежностью будем понимать способность системы сохранять свойства, необходимые для выполнения заданного назначения, при нормальных (повседневных) условиях ее эксплуатации в течение требуемого промежутка времени

Под живучестью будем понимать способность системы сохранять свойства, необходимые для выполнения заданного назначения, при наличии воздействий (взрывов, пожаров, затоплений и пр.), не предусмотренных условиями нормальной эксплуатации.

Надежность системы обеспечивается, в свою очередь, еще более конкретными свойствами этой системы, а именно безотказностью, ремонтопригодностью и долговечностью.

Под безотказностью понимается способность системы сохранять работоспособность (т. е. не иметь отказов) в течение определенного времени при нормальных условиях эксплуатации.

Под ремонтопригодностью (восстанавливаемостью) понимается приспособленность системы к предупреждению, обнаружению и устранению отказов, а под долговечностью - способность системы к длительной эксплуатации при необходимом техническом обслуживании, в которое могут входить и различные виды ремонтов.

Безотказность - основное и определяющее свойство, обеспечивающее высокую надежность системы.

Остановимся несколько подробнее на фундаментальном для современной теории надежности понятии отказа.

Отказ - это событие, после возникновения которого система утрачивает способность выполнять заданное назначение (т. е. теряет свою работоспособность). Понятие отказа является весьма полезной характеристикой надежности, так как оно позволяет вводить различные количественные критерии надежности.

Однако следует заметить, что в практической деятельности довольно часто возникают затруднения в оценке событий, которые одним представляются отказом, а другим - нет. Среди части специалистов бытует мнение, что вообще отказ - это субъективное понятие. В таком случае и вся теория надежности до некоторой степени субъективна, а различные количественные критерии надежности представляют собой не что иное, как «степень нашей уверенности» или как «меру оправдания каких-то надежд», которые мы возлагаем на тот или иной объект.

Почему же по одному и тому же фактическому событию могут быть разные суждения относительно работоспособности или неработоспособности изделия? Что здесь объективно, а что субъективно?

Чтобы ответить на поставленный вопрос, вспомним ту «технологию», которая обычно предшествует оценке интересующего нас события (т. е. отказа). Всякое изделие 1 можно описать различными способами. Одним из способов описания является составление конечной совокупности конкретных требований, которым должно удовлетворять данное изделие. Если изделие удовлетворяет всем выдвинутым требованиям, то считают, что оно исправно.

Составление совокупности указанных требований к изделию связано с деятельностью каких-то лиц и, следовательно, является субъективным актом, зависящим от полноты знания изделия, опыта и ряда других факторов. При этом возможны и ошибки в назначении определенных требований, и пропуски некоторых из них. Больше того, эти требования могут изменяться по воле и желанию разработчиков, т. е. они динамичны.

Но, несмотря на всю относительность полноты требований к объекту и субъективный характер их установления, в любой момент времени должна быть выделена и зафиксирована какая-то определенная совокупность этих требований (норм), по отношению к которой вполне объективно можно судить об исправности или неисправности данного изделия. В этом и состоит диалектика субъективного и объективного в оценке исправности изделия: субъективно устанавливаются требования к изделию и объективно <-> его состояние по отношению к этим требованиям.

Возможным источником двойственности в толковании состояния изделия может служить отсутствие фиксированных единых требований к изделию или нечеткий (неконкретный) характер некоторых из них. Кроме того, неопределенность в вопросе о работоспособности или неработоспособности изделия обусловливается также следующим обстоятельством.

Требования к изделию обычно делятся на две части: функциональные требования, которые характеризуют непосредственное использование данного изделия по его прямому назначению, и нефункциональные, которые определяют внешний вид изделия, удобство его использования, вес, габариты, стоимость и др.

Нарушение функциональных требований приводит к отказу, т. е. к потере работоспособности изделия (выходу его из строя). Нарушение нефункциональных требований приводит не к отказу, а к дефекту. Поэтому для исключения возможных разногласий по вопросу о том, считать ли данное конкретное событие отказом или дефектом, необходимо иметь не только единые требования к объекту, но и заранее разделить их на функциональные и нефункциональные.

Факторы влияющие на надежность систем автоматического управления судна.

Одним из показателей надежности элементов является интенсивность их отказов X. Для изделий массового производства^ выпускаемых после выборочных или неполных контрольных испытаний, кривая изменения интенсивности отказов во времени и кривая распределения вероятности отказов имеют три характерных участка (рис. 33).

Первый участок относится к периоду времени [0, /], когда из строя выходят изделия, имеющие производственные дефекты, пропущенные при контроле. Кривая распределения вероятности отказов на этом участке описывается пуассоновским законом. При идеальных контрольных испытаниях всех выпущенных изделий и полной отбраковке дефектных изделий такого участка у кривой распределения не должно быть.

Второй участок относится к периоду времени Ux, t2] (или [0, t2])> когда главной причиной ненадежности являются случайные отказы. При этом распределение вероятности отказов во времени подчиняется экспоненциальному закону. Износ изделий в этот период времени практически еще не сказывается.

Третий участок относится к периоду U2, /?], когда отказы определяются в основном износом изделий, а время безотказной работы подчиняется нормальному закону распределения.

Кривая функции надежности, соответствующая распределению вероятности отказа, представленному на рис. 33, имеет вид, показанный на рис. 34 сплошной линией. Эта кривая резко отличается от экспоненты, вычисленной по формуле (2.8) и показанной на рис. 34 штриховой линией. Иногда по формуле (2.8) необоснованно вычисляют вероятность безотказной работы любых судовых электроэнергетических систем, устройств и средств электроавтоматики, забывая, что по этой формуле можно вычислять надежность только таких систем, устройств и изделий, вероятность отказа которых практически не зависит от уже отработанного ими времени, т. е. надежность изделий нестареющих * или неизнашивающихся в процессе эксплуатации, для которых к (/) = const.

Следует подчеркнуть, что в настоящее время еще не известны достоверно функции R (t) или Q (t) для любого интересующего нас элемента СЭС и систем электроавтоматики. Определение таких характеристик по данным эксплуатации судовых изделий является весьма трудной задачей. Некоторые сведения о надежности наиболее распространенных элементов и устройств судов морского и рыбопромыслового флота будут даны ниже.

Для выполнения сравнительных расчетов надежности вновь проектируемых электроэнергетических систем и устройств судов морского и рыбопромыслового флота можно рекомендовать данные, приведенные в работах [23, 25, 31 ].

Рассмотрим теперь влияние внешних факторов на надежность изделий судового электрооборудования и электроавтоматики. В процессе эксплуатации судовое электрооборудование систематически оказывается под воздействием разнообразных климатических условий.

Транспортные и рыбопромысловые суда, как правило, переходят из одной климатической зоны в другую. Однако в полярных морях суда проводят незначительную часть эксплуатационного времени, причем обычно в летний период, когда климатические условия там незначительно отличаются от условий осенне-зимнего периода в умеренных широтах. Опыт показывает, что состояние изоляции, от ко-юрой в основном зависит надежность электрооборудования, при низких температурах изменяется крайне незначительно. Наиболее неблагоприятно действуют на электрооборудование условия тропического климата, в которых, как видно из табл. 16, суда в процессе эксплуатации находятся значительный период времени. Поэтому фактор длительности эксплуатации судов в тропиках следует учитывать в первую очередь.

Воздействие морского тропического климата на судовое электрооборудование приводит к коррозии металлов и быстрому распаду многих органических соединений. При этом резко снижается объемное и особенно поверхностное сопротивление изоляционных материалов. Кроме того, на поверхности элементов скапливается влага, которая очень быстро превращается в электролит. Все это приводит к появлению коротких замыканий между диэлектрическими поверхностями и к поверхностному разряду. Последний сопровождается появлением науглероженных проводящих дорожек на поверхности изоляции, особенно если эта изоляция содержит фенольные смолы. Повышенная влажность способствует развитию грибковой плесени, разъедающей участки поверхности элементов, главным образом оплеточных и некоторых других электроизоляционных материалов.

Высокая температура окружающей среды приводит к нагреванию обмоток электрических машин, катушек тормозов и аппаратов, уплотнительной массы. Изменение температуры и, как следствие, изменение геометрических размеров элементов сказывается на их электрических параметрах.

Морской климат влияет на судовое электрооборудование не только при плавании в тропиках. Вредное воздействие колебаний температуры, высокой влажности, морской воды и морского тумана, насыщенных солью, наблюдается и при эксплуатации судов в умеренных и полярных широтах.

Следует заметить, что наиболее вредно воздействие повышенной температуры в сочетании с повышенной влажностью.

Песок, пыль и другие твердые частицы, оказывающие абразивное действие, опасны для негерметизированных элементов, в особенности если в них есть подвижные части. Это относится к переключателям, щеткам, коллекторам электрических машин и подшипникам. Абразивные частицы повреждают, а иногда и снимают изоляционный (предохранительный) слой, например эмаль, стекло и т. п., что вызывает коррозию внутренних слоев. Кроме того, возникшие повреждения могут привести к замыканиям между точками с высокими разностями потенциалов.

Пониженное барометрическое давление также оказывает отрицательное воздействие на надежность элементов, в частности вследствие обезвоживания материалов и удаления из них диффундирован-ных газов, что резко изменяет их свойства (в особенности органических изоляционных материалов). При значительном понижении давления может произойти пробой изоляции в результате образования дугового разряда, невозможного при нормальном давлении.

Ускорения, вибрации и удары вызывают механические повреждения элементов и даже полное их разрушение. При этом чем меньше масса элемента, тем менее воздействует на него ускорение. Воздействия, оказываемые вибрацией, зависят от частоты собственных механических колебаний элемента.

Таким образом, надежность элементов и устройств зависит от многообразных внешних воздействий, и, чем точнее будут известны эти зависимости, тем эффективнее могут быть использованы элементы при создании высоконадежных систем и устройств.

На основании имеющегося практического опыта эксплуатации отечественного оборудования установлены оптимальные (с точки зрения обеспечения высокой надежности) значения тока нагрузки, напряжения или мощности. Степень нагрузки элементов выразим с помощью коэффициентов нагрузки по току, напряжению и мощности.

Коэффициентом нагрузки kH называется отношение действительных значений тока /д, напряжения 1/д, мощности №д, при которых работает, элемент на судне, к их номинальным значениям:

Допустимые значения коэффициентов нагрузки элементов завият от характера и условий работы устройств. Для устройств кратковременного и длительного действия рекомендуемые значения коэффициента нагрузки элементов СЭС приведены в работе [25].

Выбор и анализ режимов работы элементов в схеме необходимо производить исходя из параметра, по которому получено наибольшее значение коэффициента нагрузки.

Если значение &н выходит за рекомендуемые пределы, то соответственно надлежит изменить режим работы данного элемента, изменив схему устройства, или заменить элемент на более мощный.

В процессе эксплуатации величина выходного параметра элемента может измениться. Для таких элементов возможные изменения параметров в процессе эксплуатации необходимо учитывать уже при проектировании.

2. Диагностика систем автоматического управления судна

Одним из основных путей повышения надежности технических систем, широко используемых на практике, является увеличение уровня их безотказности. Это достигается за счет применения более надежных элементов и использования различного вида избыточности. Однако лежащие в основе такого подхода конструктивные, схемные и технологические возможности ограничены, особенно для сложных систем.

Хорошие перспективы повышения как надежности, так и общей эффективности использования объектов различного назначения и любой сложности открываются в направлении совершенствования их технического обслуживания в процессе эксплуатации. При этом решаются следующие задачи:

1) повышение безотказности за счет своевременного проведения профилактических мероприятий;

2) сокращение эксплуатационных расходов за счет установления оптимального объема и сроков проведения поддерживающих и восстановительных операций;

3) повышение уровня безопасности за счет предотвращения непредвиденных отказов и связанных с ними аварийных ситуаций;

4) постоянное поддержание на оптимальном уровне качества функционирования объекта за счет оперативного устранения дефек- тов, вызывающих снижение степени его работоспособности.

Для решения этих задач требуется разработка рациональных методов и средств, обеспечивающих достоверную оценку фактического состояния объекта, прогнозирование его изменения и опе- ративный поиск возможных дефектов, что составляет предмет исследования технической диагностики.

Техническая диагностика представляет собой научную дисциплину, исследующую состояния технических объектов, причины и закономерности их изменения, а также разрабатывающую методы и средства определения технических состояний.

Процесс определения технического состояния называется диагностированием. В общем случае он заключается в проверке объекта на соответствие всем установленным для него техническим требованиям. В период эксплуатации объекта диагностирование проводится с целью установления факта нахождения его в одном из двух возможных состояний - работоспособном или неработоспособном и оценки степени его работоспособности. В этом случае на соответствие техническим требованиям проверяют не все признаки, характеризующие свойства объекта, а лишь некоторое их подмножество - диагностические признаки. Такая проверка обычно базируется на анализе характера реакции объекта на управляющие и возмущающие воздействия во всех возможных режимах его функционирования. Основные сигналы, характерные для работающего объекта, показаны на рис.7.1.

Входные сигналы представлены векторами управляющих рабочих или тестовых воздействий Х и возмущающих воздействий W, выходные рабочие сигналы - вектором Y. Кроме выходных рабочих сигналов реакцию объекта характеризуют промежуточные рабочие сигналы и косвенные признаки, определяемые общим вектором R. В объекте может иметь место и обратная связь по выходным сигналам (вектор Yос).

К числу рабочих выходных и промежуточных сигналов относятся сигналы, характеризующие результаты выполнения объектом или его элементами предусмотренных рабочих функций.

Это могут быть амплитуда и частота напряжения, угловая скорость вращения, давление, температура (для электронагревательных устройств), время выполнения определенных операций и т.п.

К косвенным выходным сигналам относятся сигналы, характеризующие отдельные свойства объекта и его элементов, но не входящие непосредственно в состав заданного алгоритма его функционирования. К ним относятся параметры вибрационных характеристик (кроме вибрационных установок), температура нагрева (кроме электронагревательных устройств), параметры электромагнитных полей (кроме специальных излучающих устройств), электрическое сопротивление (кроме специальных измерительных устройств), параметры акустических сигналов (кроме специальных сигнальных устройств и устройств связи), состав выхлопных газов и т.п.

В зависимости от вида входных сигналов вектора X (рабочих или тестовых) процесс диагностирования называется рабочим (функциональным), тестовым или комбинированным.

В зависимости от вида входных сигналов вектора X (рабочих или тестовых) процесс диагностирования называется рабочим (функциональным), тестовым или комбинированным. Из компонент векторов Y и R, а также из множества параметров элементов и узлов объекта, формируется на стадии проектиров -ания объекта совокупность признаков {z }(i 1,s) i ?, характеризующих изменяющиеся свойства объекта и используемых для контроля состояния. Они приводятся в сдаточной и эксплуатационной документации на объект в виде технических требований и носят название диагностических признаков, или диагностических параметров.

В общем случае число возможных состояний объекта может быть бесконечно большим, но при этом все они будут находиться в некоторой ограниченной области возможных состояний S. В этой области можно выделить два непересекающихся подмножества 1 S и 2 S , где 1 S ? подмножество работоспособных состояний; 2 S ? подмножество неработоспособных состояний. В области 1 S всегда можно задать номинальный вектор состояния H Z , соответствующий оптимальному (наилучшему) состоянию объекта по заданным показателям эффективности его использования. Величина отклонения текущего вектора состояния Z j от номинального H Z по направлению к границе области 1 S характеризует степень работоспособности объекта r C.

состояния объекта в области 1 S ). Для их решения необходимо знать условия работоспособности объекта, которые формируются в виде ограничений на изменение диагностических параметров на начальной стадии расчета надежности. Способы задания таких условий зависят как от характеристик объекта, так и от режима его использования. При установлении факта отказа (нахождения вектора объекта в области 2 S ) осуществляется поиск дефекта.

После установления факта работоспособности объекта может производиться прогнозирование изменения его состояния на заданный момент времени в будущем.

Таким образом, под процессом диагностирования в общем случае понимается контроль работоспособности, оценка работоспособности, поиск дефектов, прогнозирование изменения состояния. Применительно к каждому конкретному объекту эти задачи могут решаться в комплексе или в различных сочетаниях.

Реализация задач диагностирования осуществляется на базе проверок с последующим анализом их результатов. Каждая проверка заключается в определении работоспособности объекта в целом, группы элементов или одного элемента и состоит из одной, двух или нескольких элементарных проверок. Под элементарной проверкой понимается подача рабочего или тестового сигнала, измерение одного диагностического признака и сравнение его с номинальным или граничным значением. В простейших случаях элементарная проверка может не включать в себя подачу входного сигнала, а операция измерения заменяется органолептической оценкой.

Методология технической диагностики базируется на следующих исходных положениях.

1. Допущение о том, что объект может находиться лишь в конечном множестве состояний S. Оно основано на факте ограниченных возможностей измерительных средств. При этом мощность подмножества работоспособных состояний объекта 1 S включает все состояния при различных сочетаниях диагностических признаков, позволяющие выполнять заданные функции в

соответствии с установленными техническими требованиями Мощность подмножества неработоспособных состояний 2 S определяется количеством возможных сочетаний вызывающих отказ дефектов s n и уровнем, или глубиной поиска дефектов.

где n - число элементов в рассматриваемой структурной схеме объекта; i - число возможных одновременно дефектов.

2. Решение задач по оценке фактического состояния объекта сводится к анализу множества S в целом или подмножеств 1 S и 2 S .

При контроле работоспособности проверяют соответствие объекта условиям работоспособности и на основании полученных результатов относят состояние объекта к одному из подмножеств 1 S или 2 S.

Условия работоспособности задаются как ограничения значений диагностических признаков, при которых объект остается работоспособным.

Для работоспособного объекта рассчитывают степень и запас работоспособности. При установленной неработоспособности объекта на основании анализа подмножества 2 S определяют фактическое состояние объекта, и соответствующий ему вид дефекта. Накопленная информация по оценке работоспособности объекта в различные моменты времени в прошлом дает возможность установить тенденцию перемещения вектора состояний по траектории и скорости и предсказать момент перехода его в область S2 , т.е. осуществить прогнозирование изменения состояния объекта.

3. Возникновение дефекта не обязательно приводит к отказу объекта. Он может оставаться работоспособным, но при этом происходит перемещение вектора состояния в области 1 S по направлению к ее границе. Отсюда следует, что при значительном снижении степени работоспособности объекта поиск дефекта возможен и в области работоспособных состояний 1 S Особенно характерно это для случаев частичных отказов в объектах со структурной избыточностью.

4. В процессе диагностирования участвуют в общем случае объект диагностирования (ОД), технические средства диагностирования (ТСД) и человек-оператор (ЧО). Их совокупность образует систему диагностирования (рис.7.2).

Для выполнения тестового диагностирования требуется наличие специальных источников, генерирующих тестовые воздействия, прикладываемые к объекту в целом или к его определенным элементам. Эти воздействия могут подаваться как управляющие в составе вектора X или как возмущающие в составе вектора W (рис.7.1), что обычно имеет место при диагностировании объектов в условиях, отличных от эксплуатационных, например, на испытательных стендах. Тестовые возмущающие воздействия могут подаваться совместно с управляющими, если это предусмотрено требованиями сдаточной или эксплуатационной технической документации. При диагностировании электротехнических систем тестовые управляющие воздействия чаще всего представляют собой электрические сигналы в виде напряжения различной формы, амплитуды или частоты. Возмущающие воздействия могут быть различной природы - механические вибрационные, температурные, электромагнитные и т.п.

Рассмотрим основные виды типовых электрических тестовых сигналов.

При диагностировании объектов и элементов дискретного действия используются следующие сигналы:

1) единичная ступенчатая функция, или единичный скачок (рис.7.3). Ее аналитическое выражение

3) сигнал в виде наборов Ї1? и Ї0? в сочетаниях, обеспечивающих проверку срабатывания всех элементов диагностируемой системы.

При диагностировании объектов и элементов непрерывно по действия используются сигналы:

1) единичная ступенчатая функция. Реакция на это воздействие представляет собой переходную функцию h(t) (рис.7.3);

2) неединичная ступенчатая функция. Реакция ? переходная характеристика H(t) (рис.7.4);

3) сигнал типа -функции Дирака (рис.7.5)

Сигналы такого вида при U ? const используются в основном для получения амплитудных и фазовых частотных характеристик объекта диагностирования. Применительно к конкретным объектам с учетом особенностей их состава и функционирования тестовые воздействия могут представлять собой различные комбинации типовых сигналов.

Электронные регуляторы скорости ДВС.

Главные судовые двигатели дизелестроительных фирм MAN и Фиат стали оборудовать электронными регуляторами скорости. Эти регуляторы являются универсальными. Их можно использовать не только в системах регулирования частоты вращения вала двигателей, но и в системах регулирования температуры, давления и других параметров.

Гибкость и простота осуществления связей между элементами регулятора, а также легкость суммирования сигналов (координат, величина которых пропорциональна электрическим сигналам) позволяют реализовать в электронных регуляторах различные законы регулирования и выбрать их путем перестройки электрических параметров без каких-либо конструктивных изменений. Еще к достоинствам таких регуляторов можно также отнести и возможность их размещения на любом расстоянии от объекта, а также малые габариты самих регуляторов.

Обобщенная блочная (функциональная) схема электронных регуляторов приведена на рис. 11.17. Такие регуляторы представляют собой функциональный блок электронный и электрических приборов (или совокупность блоков), который выполняет функции сравнения (измерения) унифицированного сигнала Ивх., поступающего от датчика преобразователя (чувствительного элемента) 1, и функции формирования выходного сигнала Ивых. закона регулирования.

Сам электронный регулятор является прибором, состоящим из измерительного блока 2 и блока формирования закона регулирования 3. В функциональную схему регулятора не включают измеритель преобразователь 1, усилитель мощности выходного сигнала 4 и исполнительный (передаточный) механизм 5. Обычно выходной электрический сигнал Ивых. электронного регулятора воздействует на управляющий элемент подвода вспомогательной электрической энергии к преобразователю. Поэтому свойства электронного регулятора описываются зависимостями между выходным Ивых. и входным Ивх. электрическими сигналами, а не между регулируемым параметром ? и выходной величиной µ регуляторов.

Особенностью электронных регуляторов также является необходимость подвода электрической энергии питания к измерителю-пре- образователю, измерительному блоку и блоку формирования закона регулирования.

На рис. 11.18 представлена упрощенная принципиальная схема всережимного электронного регулятора частоты вращения вала, устанавливаемого в системе автоматизированного управления главным судовым двигателем Фиат. Марка этого регулятора STL990 (Дания).

Регулятор изменяется для управления дизелем либо по стабилизации частоты вращения вала, либо по стабилизации положения топливной рейки и применяется в составе систем ДАУ. В случае управления по стабилизации частоты вращения может быть включено ограничение по максимальному положению топливной рейки h, а при управлении по стабилизации положения топливной рейки можетбыть ограничено максимальное значение частоты n.

Устройство 1 в составе регулятора является задатчиком, сигнал от которого nзд. через селектор минимума 2, где сравнивается с ограничениями по максимальному nmax и минимальному nmin частоты вращения. Далее сигнал поступает к преобразователю З ПИ-регулятора, где поступающий сигнал сравнивается с сигналом от тахометра, т.е. с действительным значением частоты n.

Далее выходной сигнал от З направляется в электронный блок 4 винтовой характеристики двигателя, где он корректируется в соответствии с видом действительной кривой таким образом, чтобы обеспечить устойчивую работу двигателя во всем диапазоне частоты вращения. После корректировки в блоке 4 сигнал поступает в селектор минимума 5, где осуществляется ограничение по максимальной подачи топлива hmax, коррекция по давлению продувочного воздуха рн и выработка команды на остановку двигателя, если он вдруг начнет идти вразнос.

Кроме перечисленных операций, выполняемых селектором минимума 5, можно через него задавать любую установку положения топливной рейки. Результатирующий сигнал после селектора минимума 5 поступает в последний блок 6 регулятора - блок управления сервомотором 7. В этом блоке поступающий сигнал h от датчика 10 положения топливной тяги 8. Кроме того, к блоку управления через предыдущие блоки подключена защита 9 от системы, контролирующей исправность основных элементов.

В случае неисправности ИМ 7 блоком управления немедленно стопорится. Исполнительный механизм топливной тяги представляет собой электродвигатель постоянного блока с редуктором 8. Сам редуктор выполнен в виде шпинделя с резьбой, по которому может перемещаться гайка. Такая конструкция редуктора позволяет получить на выходе максимальный момент при электрическом исполни- тельном механизме.

Для питания элементов регулятора используется переменный ток напряжением 110-127 В с частотой (50-60) ± 1 Гц. Потребляемая регулятором энергия составляет 14 Вт.

Размещено на Allbest.ru