Исследование адаптивной системы автоматического управления газотурбинного двигателя с селектором каналов управления

Математические методы моделирования, управления и анализа данных

Siberian State Aerospace University named after academician M. F. Reshetnev, Russia, Krasnoyarsk

THE INVESTIGATION OF P-GENERATOR OF RANDOM NUMBERS, DISTRIBUTED BY LOGNORMAL DISTRIBUTION

The problem of generation of random numbers with lognormal distribution is considered. The investigation of accuracy of empirical distribution density derived from samples of smaller volume than specified is conducted.

© Первушин В. Ф., 2011

УДК 681.5: 629.735

В. И. Петунин

Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа

ИССЛЕДОВАНИЕ АДАПТИВНОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ С СЕЛЕКТОРОМ КАНАЛОВ УПРАВЛЕНИЯ

Рассматривается задача управления многомерным объектом с одним управляющим воздействием и селектором каналов управления. Показано, что эффективным средством построения таких логико-динамических систем является применение алгоритмов адаптации. Приведены результаты моделирования.

В системах автоматического управления (САУ) сложных технических объектов, например, газотурбинных двигателей (ГТД), в которых число управляющих воздействий меньше числа управляемых величин для формирования управления часто используются логические элементы - селекторы каналов, изменяющие структуру системы в зависимости от ее состояния [1].

Обычно применяется принцип селективного выбора каналов САУ, согласно которому регулируется параметр двигателя, наиболее приблизившийся к величине, определяемой программой регулирования. Этот принцип реализуется с помощью алгебраических селекторов (АС). САУ, использующие логику упорядоченного выбора и имеющие динамическую часть в виде регуляторов и объекта управления, называются логико-динамическими системами [1].

В САУ ГТД с АС структура и динамические характеристики объекта управления обычно являются различными по отдельным каналам. Это приводит к тому, что структура и параметры регуляторов в различных каналах на входе АС будут разными. При этом нарушаются условия переключения каналов, возникают забросы регулируемых величин, ухудшается качество САУ. Следовательно, возникает необходимость адаптации логико-динамических САУ с АС на режимах переключения каналов к изменениям структуры системы.

Рассматриваемые логико-динамические САУ являются системами с переменной структурой, поэтому решение задачи их адаптации возможно на основе алгоритмов самоорганизации каналов управления с помощью контуров сигнальной самонастройки, изменяющих задающие воздействия каналов.

Структурная схема адаптивной двухмерной САУ ГТД приведена на рис. 1, а результаты моделирования переходных процессов в САУ ГТД представлены на рис. 2.

Управляющим сигналом ГТД является изменение расхода топлива в камеру сгорания.

Моделирование переходных процессов, происходящих в САУ ГТД при переключении с канала управления частотой вращения ротора вентилятора пв на

канал ограничения температуры газа ^, производилось с использованием пакета Simulink системы МАТЬАБ. Результаты моделирования рассмотренной САУ ГТД при задающих воздействиях каналов ^упр0 = 0,251; Yогр0 = 0,8 показывают, что качество

переходных процессов включаемого канала существенно улучшается при введении контура адаптации. Аналогичные процессы характерны для рассмотренной САУ с АС и при обратном переключении каналов. САУ сохраняет заданное качество управления (отсутствие перерегулирования переходных процессов, требуемое быстродействие) при изменении структуры, т. е. является адаптивной.

Рис. 1. Структурная схема адаптивной двухмерной САУ ГТД:

Р1 и Р2 - регуляторы каналов управления; ИР - изодромный регулятор; ГТД - газотурбинный двигатель; И1 и И2 - измерители выходных координат; АС,^ и АСтах - алгебраические

селекторы минимального и максимального сигналов; ЛУ - логическое устройство; П - переключатель; БА - блок адаптации [2].

Решетневскце чтения

без контура адаптации :

г;/ / Пв : конту] ом адат гтации -

сек

Рис. 2. Результаты моделирования переходных процессов в САУ ГТД

Таким образом, применение рассмотренного метода адаптации логико-динамических САУ ГТД с се-

лекторами каналов позволяет существенно улучшить динамические характеристики таких систем управления на режимах переключения каналов - устранить перерегулирования переходных процессов и тем самым увеличить ресурс работы двигателя.

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. Метод построения адаптивных логико-динамических систем автоматического управления с селекторами // Известия вузов. Приборостроение. 2011. Т. 54, № 5. С. 49-56.

V. I. Petunin

Ufa State Aviation Technical University, Russia, Ufa

RESEARCH OF ADAPTIVE AUTOMATIC CONTROL SYSTEM OF THE GAS TURBINE ENGINE WITH THE SELECTOR OF CONTROL CHANNELS

The problem of control over multidimensional object with sole operating action and channels selector is considered. Application of adaptation algorithms is shown to provide an effective mean for construction of corresponding logic-dynamic system. Results of modeling are presented.

© neryHHH В. H., 2011

УДК 681.5:629.735

В. И. Петунин, А. Е. Волынкина Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, Уфа

ИССЛЕДОВАНИЕ АСТАТИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕХОДНЫМИ РЕЖИМАМИ ГАЗОТУРБИННОГО ДВИГАТЕЛЯ

Рассматриваются особенности построения астатической системы 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. Обычно применяется принцип селектирования, согласно которому регулируется параметр двигателя, наиболее приблизившийся к величине, определяемой программой регулирования. Этот принцип реализуется с помощью алгебраических селекторов (АС) [1].

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 связана 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 на режиме стабилизации частоты вращения ротора интегратор нарушает требуемые динамические характеристики этого канала. Следовательно, необходимо управлять структурой САУ, в частности, работой интегратора в каналах стабилизации, разгона и сброса. Это можно выполнить с помощью управляемого интегратора (УИ) [2].

Структурная схема астатической САУ переходными режимами ГТД показана на рис. 1.