Исследование влияния нелинейности на характеристики системы

При оборотах >150 скоростная характеристика двигателя представляет собой нелинейность, описываемую полиномом 3 порядка. Это делает невозможным использование аналитических методов для исследования системы. Необходимо пользоваться численными методами для решения дифференциальных уравнений.

Попробуем избавиться от нелинейности. Перейдём от непрерывной функции 3 степени к кусочно-непрерывным функциям, которые описываются полиномами 1 порядка.

Рис.13. Скоростная характеристика двигателя с кусочно-непрерывными функциями.

Получим 3 участка, каждый из которых описан следующими уравнениями.

Промоделируем систему с данным видом нелинейности.

Рис.14. Модель двигателя с регулятором при неизвестной нагрузке.

Рис.15 График зависимости оборотов двигателя на разгонном участке.

Рис.16а. График изменения оборотов двигателя.

Рис.16б. График перемещения рейки регулятора.

Проведем сравнение с нелинейной характеристикой, полученной ранее.

Рис.17а. График ошибки изменения оборотов двигателя.

Рис.17б. График ошибки перемещения рейки регулятора.

Анализируя полученные результаты моделирования, можно сделать вывод о том, что переходя от нелинейности, которая описывается полиномом 3го порядка, к кусочно-непрерывным линейным функциям, качество системы практически не изменяется.

Шаговый двигатель

Описание шагового двигателя

Штатный регулятор совмещает в себе регулирующее устройство и исполняющий элемент. В качестве альтернативы предлагается использовать сервопривод, управляемый шаговым двигателем. Необходимость сервопривода обусловлена тем, что мощности шагового двигателя недостаточно для перемещения рейки, отвечающей за подачу топлива. Поэтому шаговый двигатель будет выполнять функции регулирующего устройства, а сервопривод – исполняющего. В связи с этим, структурная схема САР примет вид:

Рис.18. Модифицированная структурная схема САР двигателя.

Таблица 5 «Величина хода штока электродвигателя»

Параметры импульсов управления

Временные диаграммы импульсов управления электродвигателем (скорость вращения ротора двигателя 168 шаг/с - скорость перемещения штока 7 мм/с).

Рис.20. Втягивание штока.

Рис.21. Выдвижение штока.

Разработка схемы управления двигателем