Полностью учесть нелинейность статических характеристик эле­ментов можно лишь в случае применения электронных вычисли­тельных машин и, в частности, электронных цифровых вычисли­тельных машин (ЭЦВМ).

Чтобы воспользоваться ЭЦВМ, нет необходимости определять дифференциальное уравнение системы автоматического регулиро­вания, достаточно дифференциальные уравнения каждого эле­мента записать в самом начальном виде и найти параметры, от которых зависят члены каждого из уравнений. Например, диффе­ренциальное уравнение собственно двигателя (16) с учетом функ­циональных зависимостей (17) и (29) получит вид

Аналогично можно записать дифференциальное уравнение и других элементов системы автоматического регулирования дви­гателя.

Выходную координату автоматического регулятора z можно связать с положением h рейки топливного насоса так, чтобы увели­чение z приводило к уменьшению h и наоборот. Если h_вн — поло­жение рейки топливного насоса, определяющее внешнюю скорост­ную характеристику двигателя, и u_zh — передаточное отношение от оси муфты к оси рейки, то

Если не учитывать динамических свойств топливоподающей аппаратуры, то система уравнений примет вид

Данную систему уравнений можно использовать для расчета переходных процессов только в тех случаях, когда рейка топлив­ного насоса не находится на упоре, определяющем внешнюю скоростную характеристику двигателя, т. е. при h < h_вн. При выходе рейки на упор h = h_вн при ? < ?_пр, где ?_пр — минималь­ная угловая скорость предельной регуляторной характеристики, расчет следует продолжать по системе уравнений, исключая

уравнение автоматического регулятора. При ? > ?_пр рейка отойдет от упора, и расчет необходимо вести с использованием всех дифференциальных уравнений системы.

Чтобы воспользоваться составленной таким образом систе­мой уравнений для расчета переходных процессов, необходимо по возможности установить все функциональные зависимости, входящие в уравнения элементов. Это обеспечивается аппроксими­рованными статическими характеристиками элементов. Статические характеристики, записанные в такой форме, позволяют определять значения параметра или его частной производной в любой точке поля возможных режимов работы системы регулирования, а в случае переходного процесса — про­слеживать, как меняется тот или иной параметр или производная по мере изменения режима работы системы, и учитывать это изме­нение в текущих значениях коэффициентов дифференциальных уравнений.

Расчет переходных процессов двигателя на ЭЦВМ следует выполнять с помощью специальной программы, блок-схема кото­рой показана на рис. 293 [18]. В качестве основы для составления программы расчета можно использовать стандартную подпро­грамму интегрирования системы дифференциальных уравнений методом Рунге—Кутта, с учетом необходимости вычисления зна­чений меняющихся параметров на каждом шаге интегрирования (с помощью аппроксимирующих статические характеристики элементов). Для осуществления этой задачи стандартную под­программу следует связать с рабочей программой, учитывающей возможность использования трех типов функциональных зависи­мостей (от одного, двух и трех аргументов). С целью автоматизации вычислений коэффициенты аппроксимированных характеристик вводятся в память ЭЦВМ до окончания расчета переходного процесса. Значения аргументов функциональных зависимостей определяются в результате интегрирования систем дифферен­циальных уравнений. В пределах шага интегрирования значения аргументов и функций аппроксимированных статических харак­теристик принимаются постоянными. Шаг интегрирования часто оказывается меньше интервала времени, через который результаты интегрирования выдаются на печать. Например, при расчете переходного процесса системы автоматического регулирования дизеля 1Д6Н (рис. 294), выполненном по методике П. К. Кузьмика [18], шаг интегрирования был выбран  ?t = 0,001 с, а результаты интегрирования на печать выдавались через каждые 0,1 с в течение первых 2 с переходного процесса, а затем через каждые 0,5 с до конца переходного процесса. Такой порядок вывода на печать результатов расчета дает возможность точнее выявить характер переходного процесса в его начальной стадии.

Переходный процесс (рис. 294) появился вследствие возмуще­ния, полученного системой автоматического регулирования при t = +0 в виде ступенчатого перемещения рычага управления регулятором в новое положение, устанавливающее большую предварительную деформацию пружины. Рейка топливного насоса в результате такого возмущения почти мгновенно выходит на упор внешней скоростной характеристики двигателя [точка А на характеристике h =f(t) ]. Это приводит к резкому увеличению цикловой подачи топлива и, как следствие, крутящего момента М двигателя. Избыток энергии в системе двигатель—потребитель приводит к увеличению частоты вращения n коленчатого вала и соответствующему увеличению момента сопротивления М_с. Увеличение цикловой подачи топлива приводит к увеличению

крутящего момента М_т турбины. Момент сопротивления М_к компрессора вначале несколько снижается за счет увеличения расхода воздуха в цилиндры двигателя (рост n) и, следовательно, падения давления р_к наддува. Избыток энергии в турбокомпрес­соре расходуется на увеличение частоты вращения п_к ротора турбокомпрессора, вследствие чего восстанавливается давление наддува р_к и увеличивается момент сопротивления компрес­сора М_к.

Увеличение предварительной деформации пружины регулятора с помощью органа управления соответственно увеличивает вос­станавливающую силу Е регулятора, которая, превышая под­держивающую силу A?_p², удерживает рейку в положении полной подачи топлива [точки АБ на характеристике h = f (t)]. За счет увеличения частоты вращения n коленчатого вала увеличивается угловая скорость грузов регулятора и растет поддерживающая сила A?_p². За точкой В поддерживающая сила превышает вос­станавливающую силу, и рейка топливного насоса перемещается в сторону уменьшения цикловой подачи топлива. При этом пру­жина регулятора сжимается, и восстанавливающая сила Е увеличивается. Переходный процесс длится примерно 1,5 с, после чего устанавливается вновь заданный равновесный режим.

Расчет переходных процессов на ЭЦВМ, таким образом, дает полное представление об изменениях во времени всех рассчиты­ваемых параметров как двигателя, так и регулятора и обеспечи­вает хорошие возможности для изучения не только динамических свойств системы регулирования и ее элементов, но и процессов, происходящих в каждом элементе при неустановившихся режимах.