CC BY
31
ЭНЕРГЕТИКА
УДК 621.3.076.5
А. В. ДОМАНОВ
СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИМ УСИЛИТЕЛЕМ РУЛЯ
Рассмотрены вопросы построения системы управления и коррекция электромеханического усилителя руля(ЭУР).
В процессе движения на рулевое колесо действуют различные моменты. Первая группа моментов создает сопротивление управляющим действиям, вторая - отражает возмущающие воздействия со стороны дороги. Для обеспечения требуемых законов управления необходимо определить зависимость
мс от различных факторов: управляющих, возмущающих, эксплуатационных. При выполнении маневра (поворота) расстояния от центра поворота до различных точек контактной площадки колеса различны. При этом линейные скорости этих- точек одинаковы. В результате этого в контактной площадке возникают упругие деформации, создающие составляющую момента сопротивления при повороте
МСП. Значение Мсп резко возрастает при малых значениях радиуса кривизны траектории колеса рк .
Если поворот колеса 6 происходит при движении автомобиля, то значение момента сопротивления уменьшается. Общее выражение для этой составляющей момента сопротивления при движении М(о имеет вид [1]
м
V
(1)
где 0 - угловая скорость поворота колеса; Iш -
размер шины; Ст - угловая жесткость шины; V -
линейная скорость автомобиля.
Из формулы (1) видно, что Ма принимает
большие значения при малых скоростях движения V
и больших угловых скоростях поворота в .
Действие момента Мт представлено на структурной схеме звеном ]¥6 (/?).
При управлении автомобилем обязательно присутствует момент, вызванный активным возвратом рулевого колеса (АВРК)_, задача которого заключается в возврате колес в нейтральное положение.
Величина этого момента пропорциональна углу поворота колес и обратно пропорциональна скорости движения автомобиля. Была составлена структурная схема, которая представлена на рис. 1. Действие АВРК описывается на структурной схеме звеном ^ (Р).
При использовании ЭУР момент, прикладываемый водителем к рулю, воздействует на датчик момента (торсион), сигнал с которого поступает как задающий на ЭУР, который при этом создает дополнительный момент. На структурной схеме это можно
представить добавлением звена (р). В первом
приближении в линейной зоне работы его можно представить апериодическим звеном первого порядка [2,3]. Особенностью рассматриваемой структуры является следующее:
- звенья Г, (Р) и Щ (р) зависят ог свойств и особенностей водителя;
- звенья г5 (р) „ (р) зависят от условий
эксплуатации, в частности от скорости движения автомобиля.
Описание действия моментов позволяет получить формулы
К*
к
; К
к
(2)
V ' V
Рассмотрим передаточную функцию управления без ЭУР
&ГАЗ О) =
1
1
Т\Р + \ Тгр +1
X
X
К4К5У
(3)
р(Ур + К4К6) + К4Х5К7
Применение ЭУР можно учесть следующим выражением:
Каз (р) = Ярлз (рЖэур (р) • (4)
Рис. 1. Структурная схема системы управления
Если рассматривать систему управления с конкретным водителем, то для первоначального анализа
можно принять, что {Т| ’,Т2}~ СОЮ!. Очевидно, что существует граница устойчивости, зависящая от скорости движения автомобиля V . На практике постоянные 7^ и Т2 трудно разделимы, поэтому про-
ведем замену
Т+Т =5.
(5)
Подставим (5) в выражение (3) и получим
КАр)= 1
X
X
{8р +1) К Л У
(б)
(Гр^+КЛбР+^К.К,)
Видно, что переходный процесс зависит от времени реакции водителя 5 и скорости движения автомобиля V. На рис. 2 приведено О-разбиение по
параметрам V и 5.
Можно заметить, что с увеличением скорости ужесточаются требования к времени реакции водителя. В то же время при низких значениях скорости требования к водителю резко снижаются. Качественная картина Э-разбиения сохраняется при вариации
значений Тм , К6, К7. Однако анализ показывает, что вязкое трение (К6) существенно влияет на границу устойчивости. С уменьшением К6 резко снижается допустимое значение 3 при одних и тех же
величинах V.
Рассмотрим влияние усилителя руля на характеристику О-разбиения.
На рис. 2 показано Б-разбиение для системы с
ЭУР.
Сравнивая Б-разбиения на рис. 2, можно видеть, что без применения специальных корректирующих
устройств ЭУР уменьшает допустимые значения 5, т. е. ужесточаются требования к быстроте реакции водителя. Таким образом становится необходимым синтезировать (скорректировать) систему управления, в которой устранялось бы это противоречие.
Для активной коррекции системы используем в качестве подстроенного сигнал, пропорциональный скорости автомобиля
(7)
и сигнал индивидуальной настройки
и„=КвЗ, (В)
где К у и Кв - коэффициенты пропорциональности.
иу = КуУ
Введем в систему управления узел коррекции ]¥к (/?) (рис. 3). В его состав входит три звена. Входной фильтр имеет передаточную функцию вида
ж, (р) =
5гр + \
_ -/г
т,Р+Г
(9)
где 5Г - настроечное (компенсирующее) значение
постоянной времени; Тр. - постоянная времени фильтра.
Элементом узла коррекции является делительное звено ^дгл(р)- Сигнал на выходе звена деления находится следующим образом:
5
Рис. 2. О-разбиение; 1 - система без ЭУР; 2 - система с ЭУР без коррекции
Рис. 3. Схема включения узла коррекции в систему
100
ю
У1(х)
ТО(х)
1
0.
.01
0.1
1
ти1(х)
10
Рис. 4. О-разбиение системы с ЭУР и предлагаемой коррекцией
х ( ) = АіМ = хЛр)
{5Рр + \)Х{ (р)
(10)
(тгР+№У+1)
В соответствии с (10) передаточная функция разомкнутой скорректированной системы принимает вид
1 5Рр +1
Щр) =
к.
X
Зр +1 (7>/> + 1)(Ю^ +1) КАК5У
X
(11)
7> + 1 Ур2 +КАК6р + К,К,К1
Предположим, что + 1 V и £*<5, , тогда после упрощения (11) принимает вид
Щр)% т,1 .*
7>^ + 1 к,клк5
(12)
X
где 7: = г, + г,.
Ур' + К&р + К&Ь
■»/
А' - ^ * * з График О-разбиения для системы с коррекцией представлен на рис. 4. Видно, что область устойчивости позволяет работать при более высоких значениях
скорости К автомобиля по сравнению с предыдущем случаем.
Приведенные расчеты показывают, что предлагаемый узел коррекции не позволяет полностью решить задачу получения большого контурного коэффициента.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Литвинов А. С., Фаробин Я. Е. Автомобиль: Теория эксплуатационных свойств. - М.: Машиностроение, 1989. -237 с.
2. Боровиков М. А., Доманов В. И., Доманов А. В. Вопросы построения автомобильного вентильного электропривода с микроконтроллерной системой управления // Вестник УлГТУ. 2000,- №1. - С. 66-70.
3. Доманов В. И., Доманов А. В. Разработка и исследование микропроцессорной системы управления моментного электропривода рулевого механизма // Электротехника. -2001. -№5 -С. 35-38.
Доманов Андрей Викторович, кандидат технических наук, ассистент кафедры «Электропривод и автоматизация промышленных установок» УлГТУ. Имеет статьи и доклады по исследованию вентильных двигателей и оптимапьному управлению.
УДК 621.187.124
В. И. ШАРАПОВ, Е. В. МАКАРОВА
ТЕХНОЛОГИИ АТМОСФЕРНОЙ ДЕАЭРАЦИИ
ДОБАВОЧНОЙ ПИТАТЕЛЬНОЙ ВОДЫ КОТЛОВ ТЭЦ
Рассмотрены традиционные и новые технологии атмосферной деаэрации добавочной питательной воды котлов ТЭЦ. Выполнено расчетное исследование энергетической эффективности разработанных технологий. Показано, что новые схемы подогрева теплоносителей перед деаэратором атмосферного давления гораздо экономичнее традиционно применяемых.
Деаэрация воды является одним из основных способов предотвращения коррозии теплоэнергетического оборудования и трубопроводов на тепловых электростанциях. Противокоррозионная обработка добавочной питательной воды котлов ТЭЦ, как правило, осуществляется в атмосферных или вакуумных деаэраторах.
Преимущественное распространение получили атмосферные деаэраторы (ДА) добавочной питательной воды. Вакуумные дегазационные аппараты (ДВ) в связи с трудностями эксплуатации на первоначальном этапе их освоения (сложностью поддержания высокой вакуумной плотности) не сразу стали широко применяться для противокоррозионной обработки добавочной питательной воды.
Наиболее экономичным для ТЭЦ с ДА является подогрев потоков добавочной питательной воды паром теплофикационного отбора [1], обычно от турбин ПТ. Деаэрированная вода после атмосферного де-
аэратора поступает в тракт основного конденсата турбин после второго по ходу основного конденсата подогревателя низкого давления (ПНД). Греющей средой в ДА служит пар верхнего отопительного отбора. Этот пар является одним из самых низкопотенциальных источников теплоты на тепловой электростанции, поэтому для подогрева исходной добавочной питательной воды перед деаэрацией также целесообразно использовать пар верхнего отопительного отбора (вариант ДА-1).
Турбина типа ПТ-60-130/13 является одной из наиболее распространенных в стране, поэтому описанная технология дегазации воды широко используется на различных ТЭЦ. К сожалению, из-за снятия с производства турбин типа ПТ-60-130/13 и ее аналогов этот вариант неприменим на новых электростанциях. В настоящее время на серийно выпускаемых теплофикационных турбинах отсутствуют не связанные с сетевыми подогревателями отопительные отборы,
