САР с регулятором непрямого действия

Регулятором непрямого действия называется регулятор, у которого чувствительный элемент воздействует на исполнительный орган с помощью специального устройства – усилителя, работающего от дополнительного источника энергии.

Схема регулятора приведена на рисунке 3.4.

Рисунок 3.4 – Схема астатического регулятора непрямого действия

В отличии от регулятора прямого действия точка «с» рычага 3 закреплена неподвижно, а между точкой «b» и топливным краном 4 установлен гидравлический усилитель 5. Усилитель состоит из управляющего золотника с центральной проточкой и силового цилиндра двухстороннего действия.

На заданном установившемся режиме работы двигателя частота вращения ротора и расход топлива остаются постоянным. Это соответствует такому положению рычага 3, при котором полости силового гидроцилиндра заперты управляющим золотником.

Рассмотрим работу регулятора при увеличении нагрузки на двигатель. В этом случае частота вращения ГТД начинает уменьшаться. Точка «а» рычага 3 опускается по схеме вниз, увлекая за собой точку «b». Через центральную проточку жидкость под давлением от клапана постоянного давления P_КПД начинает поступать в нижнюю полость силового гидроцилиндра. Из верхней полости через золотник открывается слив. Расход топлива в двигатель начинает увеличиваться. Поскольку инерционность двигателя весьма высока, рост частоты вращения двигателя происходит с запаздыванием. А расход топлива при этом продолжает непрерывно увеличиваться. Поэтому, когда частота вращения двигателя становится равной заданному значению и точки «а» и «b» рычага становятся в положение, когда обе полости гидроцилиндра заперты, расход топлива превышает потребное значение. Поэтому частота вращения ротора ГТД продолжает увеличиваться и процесс регулирования происходит в обратном направлении на уменьшение расхода топлива. Процесс регулирования носит затухающий колебательный характер (рисунок 3.5).

Рисунок 3.5 – Переходный процесс в САР с регулятором непрямого действия при отклонении режима работы

– первоначальное отклонение.

По окончании переходного процесса, т.е. когда частота вращения стабилизируется, статическая ошибка отсутствует. Объясняется это тем, что когда режим работы двигателя стабилизируется, расход топлива неизменен. Это в свою очередь происходит тогда, когда полости гидроцилиндра заперты управляющим золотником.

Но если точка «b» находится в положении заданного режима работы, то и точка «а» находится в положении заданного режима работы двигателя без статической ошибки. Поэтому регулятор такого типа называется астатическим.

Для того, чтобы получить структурную схему САР с рассматриваемым регулятором, необходимо в САР с регулятором прямого действия ввести структурную схему гидроусилителя. Уравнение, описывающее динамику гидроусилителя, связывает перемещение дозирующей силы и перемещение точки «а» рычага a-b-c. Это уравнение и соответствующая ему передаточная функция имеет вид:

(3.2)

(3.3)

В этих выражениях – коэффициент усиления гидроусилителя, являющегося функцией геометрических и гидравлических параметров усилителя и гидросистемы.

Структурная схема САР с астатическим регулятором непрямого действия представлена на рисунке 3.6

Рисунок 3.6. – Структурная схема САР с астатическим регулятором

непрямого действия.