Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Характеристики движения транспортных средств 9
1.1 Основные характеристики предельных режимов работы энергетических установок транспортных объектов 11
1.2 Макро модели движения транспортных объектов 16
1.3 Микро модели 31
1.4 Статистические свойства транспортного потока 36
Основные выводы по главе 1 39
Глава 2. Определение управлений предельными режимами 40
2.1 Управление объектом, который представляет собой два интегратора 40
2.2 Управление объектами с двумя постоянными времени 63
2.3 Управление объектом, описываемым передаточной функцией третьего порядка с двумя интеграторами и одним апериодическим звеньями 76
Основные выводы по главе 2 96
Глава 3. Управление движением судна при входе в шлюз 97
3.1 Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры несоизмеримы 97
3.2 Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры сои -«меримы 135
Основные выводы по главе 3 140
Глава 4. Системы и технические средства реализации управлений предельными режимами энергетических установок транспортных объектов 141
4.1 Автономная система аварийной защиты быстроходного судового дизеля 141
4.2 Особенности адаптации системы автоматизации быстроходных дизелей 150
4.3 Информационно - измерительные устройства, применяемые в автоматизированных системах управления предельными режимами 156
Основные выводы по главе 4 176
Заключение 177
Литература
- Основные характеристики предельных режимов работы энергетических установок транспортных объектов
- Управление объектом, который представляет собой два интегратора
- Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры несоизмеримы
- Автономная система аварийной защиты быстроходного судового дизеля
Введение к работе
В диссертации рассматриваются вопросы управления энергетическими установками транспортных объектов в экстремальных условиях. Такие условия возникают при штатной эксплуатации объектов, например, при входе судна в шлюз, при обгоне и расхождении, при движении в стесненных условиях плавания, при взлете и посадке летающих объектов, при переходе их с одного эшелона полета на другой. Они могут возникать при аварийных ситуациях, которые могут приводить к катастрофическим последствиям, например, столкновение объектов при обгоне и расхождении, навал судна на ворота шлюза, посадка на мель, аварийные посадки летающих объектов, связанные с выходом из строя систем жизнеобеспечения, энергетических установок или их частей, рулевых устройств, шасси и т.д.
При управлении в подобных условиях основное внимание уделяется безопасности движения и избежанию возникновения катастрофических явлений, связанных с гибелью людей, объектов, транспортных сооружений , промышленных предприятий, жилых домов.:
В настоящее время задачи управления в экстремальных условиях решаются на разных уровнях: на законодательном, на основе которого создаются различные инструкций и правила эксплуатации транспортных объектов в выше названных условиях, путем обучения экипажей объектов с помощью тренажерных комплексов и других технических средств, разработка и создание транспортных сооружений, обеспечивающих безопасность движения и информированность человека - оператора о возможности возникновения экстремальных ситуаций.
С ростом численности транспортных объектов увеличивается плотность движения. Так на трассе Волго - Донского водного пути на расстоянии примерно в 100 км скапливается до 150 - 200 крупнотоннажных судов, в районе крупных аэропортов, например, Санкт - Петербурга,
1 '4 количество воздушных судов, находящихся только в воздухе достигает нескольких десятков. В этой обстановке вопросы рационального использования транспортных объектов в экстремальных условиях связаны с организацией движения, с управлением режимами работы силовых энергетических установок и рулевыми комплексами, с решением задач безопасности движения, с осуществлением управления при проходе гидротехнических сооружений, взлете и посадке самолетов.
Работа объектов в экстремальных условиях связана с управлением энергетических установок на предельных режимах. Это понятие, введенное в диссертации, основано на необходимости преодоления возникающих экстремальных ситуаций. Причем предельный режим - это не обязательно использование энергетической установки на максимальных параметрах ее работы. Под предельными режимами будем в дальнейшем понимать именно такие, которые позволяют или преодолеть катастрофические ситуации, или по заданным заранее критериям решить задачи управления в экстремальной обстановке, понятие о которой было дано выше.
Любая энергетическая установка имеет ограничения по мощности, частоте вращения, температурному режиму, расходу топлива, конструктивным особенностям, количеству двигателей, устанавливаемых на объекте. Поэтому рациональное использование этих параметров в пределах имеющихся ограничений для решения поставленных задач и будем в дальнейшем называть предельными режимами.
Поставленные задачи управления в экстремальных условиях не могут решаться непосредственно самим человеком - оператором без использования технических средств сбора, переработки, передачи и представления информации, а также систем автоматического и автоматизированного управления, на уровне собственных систем объекта, так и несобственных (централизованных), которые располагаются вне транспортного средства. Эффективное решение поставленных задач определяется уровнем развития математического, алгоритмического и программного обеспечения, современной технической базой. Именно совершенствованию этих вопросов посвящена данная диссертация.
Современной тенденцией развития управления подвижными объектами является использование централизованных систем управления. То есть систем, которые управляют сразу некоторой группой объектов. Управляющаяся и информационная часть таких систем является общей для данной совокупности объектов. > Эти системы позволяют уменьшить субъективные факторы в управлении, которые свойственны человеку-оператору и поэтому повысить безопасность движения.
Централизованные системы обладают значительно большей разрешающей способностью, относительно меньшей стоимостью по сравнению с собственной системой объекта, предназначенной для подобных же целей. Однако данный тип систем может эффективно функционировать только при достаточном уровне развития собственных систем управления. Разрабатываемое в диссертации математическое и алгоритмическое обеспечение может быть использовано для этих двух типов систем. Математические модели, предлагаемые в данном исследовании могут использоваться для проектирования систем управления в собственных системах и для разработки программ управления движением объекта по предлагаемым комплексным критериям, которые могут быть использоваться в централизованных системах. Поэтому создание математического и алгоритмического обеспечения для подобного класса систем на основе современных математических методов и аппаратурных решений является актуальной задачей.
Цель работы и задачи исследования.
Цель диссертационной работы состоит в разработке математического и алгоритмического обеспечения систем автоматизированного управления предельными режимами работы энергетических установок транспортных объектов для использования в централизованных и собственных системах.
Для выполнения этой цели потребовалось решение следующих основных задач:
Ввести и обосновать понятие экстремальных ситуаций эксплуатации транспортных объектов и понятие предельных режимов энергетических установок.
Произвести анализ транспортного потока на микро и макро уровнях, для демонстрации применения предельных режимов эксплуатации энергетических установок.
Исследовать возможные ситуации, которые возникают в транспортном потоке при движении большой совокупности объектов.
Разработать математическое и алгоритмическое обеспечение для получения управлений предельными режимами в динамике для летающих и плавающих транспортных объектов.
Предложить технические средства для реализации разработанных алгоритмов управления предельными режимами.
Методы исследования. При решении данных задач использовались методы математического моделирования, основанные на теории больших систем, математическом аппарате оптимизации и в частности принцип максимума, теория автоматического и автоматизированного управления. Научная новизна. Основными научными положениями являются: характеристики предельных режимов работы энергетических установок для двух типов транспортных объектов: плавающих и летающих, а также обоснование их использования при ' решении задач преодоления экстремальных ситуаций, методика исследования транспортного потока, основанная на микро и макро математических моделях, позволяющая получать закономерности поведения большой совокупности объектов и анализировать вероятность возникновения экстремальных ситуаций, - формулировка комплексных критериев и ограничений при управлении экстремальными ситуациями, постановка и решение задач оптимизации на максимум быстродействия для объектов с разными динамическими свойствами: нейтральными, апериодическими при разных начальных и конечных условиях, - алгоритмы оптимального управления энергетическими установками транспортных объектов, обеспечивающие работу транспортного объекта в экстремальных ситуациях.
Результаты, выносимые на защиту. На защиту выносятся следующие основные результаты:
Способы анализа транспортного потока на микро и макро уровнях, для выявления возникновения экстремальных ситуаций,
Обоснование предельных режимов работы транспортных энергетических установок, как способа преодоления экстремальных ситуаций,
Комплексные критерии и ограничения для управления предельными режимами работы транспортных энергетических установок,
4. Формулировка и решение задач оптимизации на максимум быстродействия для объектов с разными динамическими свойствами: нейтральными, апериодическими при разных начальных и конечных условиях и ограничениях,
5. Научно обоснованные технические решения для создания аппаратного обеспечения процесса автоматизированного управления предельными режимами.
Практическая значимость исследований. Практическая значимость исследований состоит в создании алгоритмов управления предельными режимами в виде структурных и функциональных схем, а также в разработке, создании и внедрении в практику эксплуатации энергетических установок транспортных объектов целого ряда контрольно измерительных систем, систем автоматизированного управления предельными режимами, которые защищены патентами и авторскими свдетельствами.
Реализация и внедрение результатов. Основные результаты работы использовались при проектировании информационных систем, систем управления предельными режимами работы энергетических установок судов и летающих объектов в НПФ «Меридиан», ОАО «Техприбор», ОАО «Звезда», НИИ проблем автоматизации «Север - ЭВМ комплекс».
Апробация работы. Основные результаты диссертационных исследований докладывались на одной международной научной конференции по наукоемким технологиям (г. Москва), всероссийской конференции (г. Санкт - Петербург), на отраслевых семинарах в СПГУВК, ОАО «Техприбор» и НПФ «Меридиан» (г. Санкт - Петербург), на секции по наукоемким технологиям Дома ученых им. М. Горького (г. Санкт -Петербург).
Публикации. Основные положения, выводы и практические результаты опубликованы в 10 статьях, 2 тезисах докладов на научных конференциях, 28 Патентах и Свидетельствах на изобретения.
Структура и объем работы. Работа состоит из введения, четырех глав основного текста, заключения и списка использованной литературы, работа содержит _^ страниц печатного текста, _рисунков.
Основные характеристики предельных режимов работы энергетических установок транспортных объектов
Понятие предельных режимов работы энергетических установок связано с эксплуатацией и способами использования транспортных объектов. Такими предельными режимами могут быть режимы, связанные с расхождением объектов, обгоном, входом судна и выходом его из шлюза, взлетом и посадкой самолета, режимы аварийного использования объектов. Основным критерием управления является обеспечение безопасности движения, то есть сохранности объекта, перевозимого груза, экипажа и пассажиров.
Предельные режимы это не обязательно использование энергетической установки на максимальной мощности, под данными режимами будем в дальнейшем понимать такие, при которых вопросы ресурсосбережения не являются главенствующими. С математической точки зрения наиболее подходящим критерием управления является обеспечение максимального быстродействия при заданных ограничениях на фазовые координаты и время выполнения операций. Формальным" математическим методом решения задачи определения управлений, обеспечивающих работу на предельных режимах, который используется в диссертации, является принцип максимума (минимума) Л.С.Понтрягина.
Вопросы управления энергетическими установками и рулевыми комплексами на предельных режимах осуществляются с помощью собственных и несобственных систем. Это связано с понятием автономности и неавтономности управления.
Вопросы автономного и неавтономного управления были впервые поставлены и решены в трудах И. Н. Вознесенским в 1934 г. Принято считать, что если одна из управляемых величин не зависит от изменения других, то ее считают автономной. Автономность может быть полной и частичной. На основе принципа автономности было создано большое количество высокоточных систем: регулирования, позволяющих решать разнообразные задачи автоматизации.
Если подходить к вопросу автономности с информационных позиций, то можно многие выводы И. Н. Вознесенского распространить на более сложные системы, которые составляют основу современного направления автоматизации производственных процессов. С информационных позиций автономность системы по каким-то фазовым координатам сформулируем следующим образом. Если изменение к-ои координаты происходит под влиянием обработанного количества информации об изменении /-ой координаты, а изменение /-ой координаты под влиянием обработанного количества информации об изменении к-ои координаты, то такие координаты называются взаимозависимыми или неавтономными. А в самой системе имеется неавтономность по фазовым координатам А:-ОЙ И /-ой. Введем понятие информационной автономности подвижных объектов. Такие объекты для выработки определенных управляющих воздействий используют информацию от двух типов датчиков. Первая группа датчиков информации установлена на подвижном объекте. Вторая группа датчиков устанавливается вне объекта. Эта группа датчиков может быть установлена стационарно, т. е. неподвижно относительно движущегося объекта или же на неподвижном несобственном объекте. Будем считать, что система управления будет информационно автономной, если весь объем информации она получает непосредственно от собственных датчиков. Когда информация на объект поступает и от собственных и от несобственных датчиков, то система имеет некоторую степень неавтономности.
Второй способ снабжения систем необходимой информацией более эффективен, чем первый. Это объясняется тем, что он позволяет получить значительно больший объем объективной информации при меньших затратах на оборудование. Затраты на оборудование уменьшаются потому, что комплекс управления установленный вне управляемых объектов будет обслуживать практически все интересующие объекты, находящиеся в зоне его действия.
Объект имеет свои системы регулирования, управления и обслуживания. Система обслуживания обеспечивает поддержание работоспособности технических средств в заданных пределах и требуемых условий функционирования обслуживающего персонала.
В задачу систем регулирования входит стабилизация на заданном уровне фазовых координат объекта. Эта система на основании задающего воздействия Y, критерия а, наблюдаемых координат X и наблюдаемых параметров внешней среды F вырабатывает регулирующее воздействие U.
На управляемую систему действует вектор возмущений 0, препятствующий ее функционированию. Управление объектом осуществляется бортовой управляющей системой путем изменения составляющих задающего воздействия Y. Эта система принимает решение об изменении на основании векторов цепи управления Е, критерия управления J, измеренных фазовых координат объекта Г, измеренных параметров внешней среды Ф.
Если часть управляющих воздействий вектора Y формируется на основании информации полученной от стационарной системы, то система управления объектом будет обладать информационной неавтономностью. Стационарная система - это комплекс оборудования, установленный вне объекта и предназначенный для активного воздействия на бортовую управляющую систему. В дальнейшем под такой системой будем понимать и бортовую управляющую систему несобственного объекта, вступающую во взаимодействие с управляющей системой собственного объекта, например на режимах расхождения и обгона.
Стационарная система формирует вектор управления V на основании критериальных оценок /, цели управления G, параметров внешней среды Z. По каналам связи, на которые действует помеха О, информация о необходимом управлении f передается в бортовую управляющую систему.
В соответствии с изложенным материалом можно утверждать, что передача некоторых функций управления стационарной системе позволяет функционально упростить бортовую управляющую систему, а следовательно, снизить ее стоимость, не снижая при этом качества управления. Введем понятие степени информационной неавтономности бортовой системы. Под ней будем понимать отношение количества фазовых координат, управляемых вектором V, к общему количеству фазовых координат объекта. Понятно, что стремиться к степени неавтономности равной 1 неразумно. Разная степень автоматизации процесса управления зависит от меры целесообразности информационно-неавтономных систем. Под мерой целесообразности понимается ее эффективность Э. Эффективность связана с назначением системы, выгодностью, надежностью, с возможностью успешно функционировать.
Управление объектом, который представляет собой два интегратора
В этом параграфе мы решим задачу об оптимальном управлении для объекта с двойным интегрированием. Рассмотрим ее достаточно подробно, так как полученные выводы будут в дальнейшем неоднократно использоваться. Задачу решим для следующих конечных состояний: 1) начала координат фазовой плоскости; 2) всей оси координат; 3) отрезка прямой.
Используя аналогичные рассуждения, можно доказать, что если начальное состояние принадлежит кривой у_, то оптимальным по быстродействию является управление и = -1. Таким образом, мы нашли оптимальный закон управления для начальных состояний, принадлежащих кривой переключения
У Рассмотрим теперь начальное состояние X, принадлежащее области R_ (см. определение 2.5). Если использовать управляющую последовательность {+1}, то получим траекторию XG, которая никогда не достигнет начала координат. Если приложить последовательность (+1, -1}, то получится траектория типа ХНІ, не достигающая начала координат. Однако, если использовать последовательность {-1, +1), то можно достичь начала координат вдоль траектории XJO при условии, что переход от управления и--\ к и = +1 произойдет в точке ./, т. е. точно в тот момент, когда траектория пересечет линию переключения у. Это справедливо для любого состояния из /L. Итак, методом исключения мы пришли к выводу, что последовательность {-1, +1} оптимальна по быстродействию для любого состояния из R_, причем управление переключается с и = -\ на и = +\ на линии переключения у. Совершенно аналогично можно показать, что последовательность {+1, -1} оптимальна по быстродействию для любого состояния из R+ при условии, что управление переключается с и = +\ на и = -1 на линии переключения /.Полученные нами результаты можно сформулировать в виде закона управления.
Отметим, что при его доказательстве мы использовали: 1. Существование управления, оптимального по быстродействию. 2. Однозначное соответствие управляющей последовательности начальному состоянию. Это эквивалентно единственности экстремальных управлений. 3. Тот факт, что из существования оптимального управления и единственности экстремальных управлений следует единственность оптимального управления. управления объектом с двойным интегрированием.
Перейдем далее к реализации нелинейности N. Прежде всего заметим, что связь между входом и выходом N совпадает с линией переключения у. Можно сконструировать нелинейность N, используя множительное устройство и генератор модуля (чтобы получить сигнал л 2(0- 2(0) или кусочно-линейную аппроксимацию на диодах.
На рис. 2.6 показаны две оптимальные траектории к началу координат. Стрелками показано направление движения для положительного времени. Оптимальные траектории составлены из отрезков парабол.
Найдем теперь минимальное время. Для каждой точки (xj, ) фазовой плоскости существует время / =/ (Х],Х2), которое является наименьшим временем, требующимся для перевода ( і, 2) в (0, 0). Выразим / в функции от 1, 2 и покажем, что оно является решением уравнения Гамильтона 51 би. Метод вычисления t состоит в том, что вычисляется время, требующееся для перевода х\ Х2 на линию переключения у, а затем - время движения от точки пересечения траектории с кривой у до точки (0, 0 Определение 2.6. Пусть S(t ) - множество состояний, которые можно перевести в (0, 0) за одно и то же минимальное время t . Множество S{t ) на-зывают минимальной изохроной. Состояние ( ,) принадлежит к S(t ) в том и только в том случае, когда х\,х2 и / удовлетворяют уравнению (2.27).
Каждое множество S(t ) есть замкнутая кривая на фазовой плоскости. На рис. 2.7 показаны три минимальные изохронны. Из последних соотношений (2.38) - (2.40) следует, что уравнение Гамильтона - Якоби удовлетворяется для любых (Х],х2) и что закон управления 2.1 действительно является оптимальным по быстродействию. Отметим, однако, что уравнение Гамильтона - Якоби необходимо проверить для каждой из областей R+Jl- и у отдельно. Это является типичной особенностью многих систем, оптимальных по быстродействию.
В заключение сформулируем основные результаты. Мы рассмотрели задачу об оптимальном по быстродействию управлении объектом с двойным интегрированием при переводе его из любого начального состояния в начало координат. Сначала мы использовали необходимые условия для получения четырех управляющих последовательностей, которые надо рассматривать как возможные оптимальные управления. Далее мы показали, что каждому состоянию ( 1, 2) соответствует единственная управляющая последовательность, переводящая его в (0, 0) и, таким образом, получили закон управления
Мы выразили минимальное время / перехода из произвольного начального состояния (Х],. ) в (0 0) в виде функции от (Х], ) и ввели понятие минимальной изохроны. Наконец, показали, что минимальное время есть решение уравнения Гамильтона - Якоби, доказав таким образом оптимальность закона управления 2.1.
В данном разделе мы не нашли неизвестных начальных значений дополнительных переменных к\ и 7Г2 из уравнения (2.12). Таким образом, мы смогли найти оптимальное управление как функцию состояния, используя лишь то обстоятельство, что оптимальное управление должно минимизировать гамильтониан и информацию, которую дает «характер» /?2(0 (см. рис. 2.1). Мы не использовали также того, что гамильтониан должен быть равен нулю вдоль оптимальной траектории. Именно это условие и необходимо использовать для нахождения щ и .
Оптимальные по быстродействию траектории к области цели S (ось Х\) Проанализируем сходства и различия между задачей о попадании в отдельную точку и задачей о попадании в множество S. Гамильтониан, уравнения относительно дополнительных переменных и уравнение Н-минимального управления (в функции от дополнительной переменной) одинаковы для обеих задач. Единственное отличие имеет место при вычислении дополнительных переменных в конечный момент времени.
Управление входом судна в шлюз, когда их геометрические размеры несоизмеримы
Судовой комплекс с дизельной энергетической установкой (ДЭУ) при шлюзовании подвергается действию сил и моментов, которые зависят от конструктивных особенностей шлюза и внешних условий. Причем найти (рассчитать) эти силы и моменты, которые являются нагрузкой для ДЭУ, пользуясь традиционными методами гидромеханики и гидродинамики, трудно. Это объясняется сложными гидравлическими явлениями, которые возникают в подходных каналах и в самих камерах шлюзов. Несмотря на многочисленные исследования до последнего времени не было удобных и надежных методов идентификации динамических характеристик взаимодействия данного вида систем, при условии, что геометрические размеры шлюза превышают значительно размеры корпуса судна.
Исследования, проведенные на водных путях Волго-Донского канала, позволили на основе методов пассивного и активного эксперимента, с использованием машинного эксперимента, получить необходимые методики для создания математических моделей нагрузки на ДЭУ при входе судна в шлюз, что позволяет синтезировать рациональные режимы работы дизелей.
Данные рациональные управления должны отвечать требованиям максимального быстродействия. Это означает, что выбранные режимы работы обеспечивают минимальное время входа судна в шлюз при ограничениях на перегрузку по моменту и температуре выхлопных газов.
Для дальнейших исследований примем следующие основные допущения: - гидродинамические силы определяются мгновенными значениями скорости движения объекта и не зависят от предыстории; - учет вязкости и волнообразования на общее сопротивление движению можно производить отдельно друг от друга; - объект симметричен, то есть направления упоров гребных винтов параллельны диаметральной плоскости судна и по абсолютному значению равны друг другу; - присоединенные массы винта малы по сравнению с присоединенными массами корпуса судна; - инерционностью дизеля можно пренебречь по сравнению с инерционностью корпуса судна.
Сложность гидравлических явлений, возникающих в камере шлюза, в значительной степени осложняет процесс расчета динамических и статических характеристик судового комплекса с ДЭУ по приведенным в предыдущем материале формулам. Кроме того, эти зависимости не учитывают влияния расположенных впереди судна ворот камеры шлюза, уклонов поверхности воды, процессов перетекания воды с носовой оконечности в корму и т.п. явлений. Полученные ранее модели, с помощью теоретических зависимостей, достаточно хорошо описывают продольное движение судна с учетом нагрузки на ДЭУ в канале и не могут дать объективной информации об объекте при входе и выходе из шлюза. Поэтому была осуществлена экспериментальная идентификация объекта с последующей обработкой результатов на ЭВМ.
Автономная система аварийной защиты быстроходного судового дизеля
Одной из основных задач «Системы автоматизации дизеля - САД» является аварийная защита дизеля в процессе автоматического пуска.
Аварийная защита дизеля на режимах, близких к критическим, необходима для безусловного предотвращения перехода дизеля в область запретных оборотов, т. к. даже кратковременная работа в этой области в течение периода срабатывания защитных автоматов может привести к необратимым изменениям основных механизмов дизеля.
Правила эксплуатации быстроходных дизелей допускают не более трех выходов в запредельные режимы, причем после каждого такого события двигатель допускается к эксплуатации только после проведения контрольных испытаний с положительными результатами, а после трех событий подлежит немедленному списанию, независимо от технического состояния.
Наиболее распространенной причиной ухода быстроходного дизеля в разнос с большими ускорениями является аварийный уход в режиме автоматического пуска, когда, вследствие неизбежной инерционности регулятора скорости вращения при непредусмотренном изменении условий пуска, дизель может не успеть выйти на устойчивый режим с автоматическим регулированием числа оборотов. Подобные ситуации возникают, например, при резком изменении нагрузки в результате скачкообразного уменьшения крутящего момента на валу дизеля, в том числе - при случайном оголении гребного винта в процессе пуска.
В системе САД защита дизеля от ухода в разнос в пусковом режиме обеспечивается методом управляемого порционирования количества топлива, подаваемого в форсунки дизеля в процессе его пуска и контролируемого разгона. Управление порционированием в режиме реального времени осуществляется по критерию наличия-отсутствия локального экстремума кривой разгона дизеля.
Алгоритм аварийной защиты реализуется системой контроля, функциональная схема которой показана на рис. 4.1, а внешний вид на фото 1.
Система содержит установленный на дизеле 1 измеритель 2 скорости вращения вала дизеля, блок 3 фиксации наличия локального экстремума скорости вращения, элемент 4 сравнения, таймер 5 контрольного реального времени, управляемый топливный вентиль 6, установленный в топливной магистрали двигателя 1, задатчик 7 дискретных параметров контроля, а именно, задатчик 7 контрольной скорости вращения яошкл, времени отключения tomKJI и контрольного времени tKOImip, а также кнопку 8 «Пуск».
Выход элемента 4 сравнения соединен с запрещающим входом управляемого топливного вентиля 6, первый вход элемента 4 подключен к выходу задатчика 7, а второй вход - к первому выходу измерителя 2 скорости вращения. Второй выход измерителя 2 соединен с первым входом блока 3 фиксации наличия экстремума скорости вращения, второй вход которого подключен к выходу таймера 5 контрольного времени, а выход - к разрешающему входу управляемого топливного вентиля 6. Дополнительный выход задатчика 7 соединен со входом таймера 5 контрольного времени, а кнопка «Пуск» подключена к разрешающему входу вентиля 6 и таймеру 5 контрольного времени.
Аварийная защита выполняется по следующему алгоритму. До начала работы дизеля 1 в память задатчика 7 вводятся два дискретных параметра контроля (две контрольные уставки): контрольная скорость вращения пкошир и контрольное время tKOmip, характерные для данного типа дизеля.
Пуск дизеля 1 производится с помощью кнопки 8 «Пуск». При нажатии кнопки 8 в момент времени /0 на таймер 5 и разрешающий вход вентиля 6 поступает пусковой сигнал, в результате чего таймер 5 начинает отсчет реального времени / от момента /0, а вентиль 6 открывает подачу порции топлива в дизель 1, и дизель 1 начинает разгоняться.
Разгон дизеля 1, в зависимости от условий работы, может происходить в одном из двух режимов: в штатном режиме А или во внештатном режиме В, показанных на графиках разгона, рис. 4.2.
Нештатный режим В отвечает случаю, когда разгон двигателя не сопровождается автоматическим регулированием скорости вследствие срыва регулирования из-за инерционности встроенного регулятора скорости, несанкционированного изменения параметров регулирования и пр. Такой режим встречается достаточно редко, но является чрезвычайно опасным, т. к. приводит к быстрому достижению критической скорости и уходу дизеля в разнос с большими ускорениями: до автоматического выключения по критерию превышения критической скорости.
Для безусловного предотвращения ухода дизеля в разнос система контроля осуществляет в процессе автоматического пуска и разгона двигателя управляемое порционированием количества топлива, поступающего на вход топливной магистрали двигателя. С этой целью в процессе разгона дизеля на второй вход элемента 4 сравнения с выхода измерителя 2 скорости вращения подается сигнал о текущем значении скорости вращения /?(/) дизеля, а на первый вход элемента 4 с выхода задатчика 7 поступает сигнал о заданном значении поткд контрольной скорости вращения дизеля 1, предварительно введенном в задатчик 7 в форме численной «уставки». При достижении равенства этих сигналов: n{t) = nomKJl элемент 4 сравнения формирует команду отключения, поступающую на запрещающий вход вентиля 6, который прерывает подачу топлива в дизель 1 в момент отключения tomK.
