Система автоматического регулирования двигателя должна быть устойчивой на всех возможных равновесных режимах работы (см. рис. 21). Поэтому проверка системы регулирования на устойчивость является необходимой и обязательной.
Однако во многих случаях оценка работы такой системы только с точки зрения устойчивости оказывается недостаточной, так как мало знать, что переходные процессы системы автоматического регулирования являются сходящимися на всех режимах. Надо знать, как это происходит, т. е. определить характер изменения регулируемого параметра, выяснить, как долго устанавливается заданный равновесный режим, и т. д.
Оценка переходного процесса по этим показателям является оценкой качества. Такая оценка выполняется с помощью специальных показателей. Прежде чем приступить к оценке переходного процесса, необходимо оценить способность устойчивой системы регулирования двигателя поддерживать постоянство регулируемого параметра на равновесном режиме. Дело в том, что двигатель внутреннего сгорания, который является машиной цикличного действия, имеет на любом равновесном режиме работы определенные установившиеся колебания угловой скорости (рис. 258).
Нестабильность угловой скорости обусловлена не только цикличностью работы двигателя, но также сухим трением, зазорами в приводе к регулятору. При чрезмерном увеличении сил сухого трения (вследствие, например, неисправности топливного насоса или регулятора) могут возникнуть автоколебания.
Для оценки колебаний угловой скорости коленчатого вала на равновесном режиме введен специальный параметр ??— степень нестабильности угловой скорости коленчатого вала:
здесь ??? — фактическое изменение угловой скорости на равновесном режиме; ?ном и ?хх — значения угловых скоростей на заданном равновесном режиме: соответственно на номинальном и холостом ходу.
Чем выше класс точности регулятора, тем меньше степень нестабильности. Так, при нагрузках двигателя от 25 до 100% значения номинальной степени нестабильности ?? колеблются от 0,5% при однорежимных прецизионных регуляторах первого класса до 2,0% при однорежимных регуляторах четвертого класса. При установке на двигатели всережимных регуляторов ?? колеблется от 1,0 до 4,0% [10].
Одним из наиболее важных показателей качества переходного процесса является время регулирования (см. рис. 258).
В качестве времени регулирования (времени переходного процесса) принимают интервал времени от момента сброса (точка А на рис. 258) или наброса (точка В) нагрузки до установления колебаний угловой скорости, определяемых нестабильностью угловой скорости коленчатого вала. Переходный процесс считается закончившимся, как только отклонение регулируемого параметра (угловой скорости) от заданного равновесного значения становится равным или меньшим ???/2 и впоследствии не выходит за пределы этой границы (±???/2). Чем выше класс точности регулятора, тем меньше время регулирования. При полном сбросе нагрузки (до холостого хода) наибольшее допустимое время регулирования tр составляет 2 с при установке на двигателе регулятора первого класса, 3 с — второго класса, 5 с — третьего класса и 10 с — четвертого класса.
Важным показателем качества переходного процесса является так называемый заброс угловой скорости ??заб. Под. забросом обычно понимают разность мгновенного наибольшего отклонения угловой скорости в переходном процессе от значения угловой скорости предыдущего равновесного режима работы (см. рис. 258), т. е. сумму статического ??ном и динамического ??заб — ??ном отклонений от равновесного режима в точке А. При полном сбросе нагрузки в зависимости от динамических свойств самого двигателя заброс угловой скорости колеблется в пределах примерно 5—2% при регуляторе первого класса и 24—8% при регуляторе четвертого класса.
Обычно принимают, что система автоматического регулирования двигателя удовлетворяет требованиям качества, если значения ??заб, ??е и tp не превышают заданных предельных значений. Параметры качества переходного процесса можно изобразить в виде площади, заштрихованной на рис. 258. Если все переходные процессы системы регулирования укладываются в границы заштрихованной площади, то считают, что требуемое качество работы системы автоматического регулирования достигнуто.
В некоторых случаях оказывается необходимым оценить не только границы переходного процесса, но и его характер (колебательный, монотонный или апериодический). Качество переходных процессов по всем параметрам наиболее удобно оценивать, если эти переходные процессы уже построены. Это так называемая прямая оценка качества. В тех случаях, когда переходные процессы не построены и выполнить эти построения трудно, качество работы системы автоматического регулирования оценивают с помощью специально вводимых критериев качества. Такая оценка качества называется косвенной.
|