Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Современные методы моделирования режимов работы двигателя внутреннего сгорания и разработки автоматизированной системы испытаний 13
1.1. Математическое обеспечение АСИ ДВС 14
1.2. Математическое моделирование ДВС 16
1.3. Виды испытаний и их назначение 24
1.3.1. Опытно-конструкторские испытания 24
1.3.2. Серийные испытания 27
1.3.3. Эксплуатационные испытания 29
1.4.Обзор испытательных стендов 30
1.5. Методы исследования двигателей 32
1.5.1. Стационарные исследования двигателей 32
1.5.2. Динамические исследования 34
1.6. Анализ данных обзора и постановка задачи 36
1.7. Выводы по главе 43
Глава 2. Формализация технологического процесса испытаний двигателей 43
2.1. Разработка информационного обеспечения систем испытаний ДВС 47
2.2. Декомпозиция техпроцесса испытаний 51
2.2.1. Получение модели перемещения рейки топливного насоса для ДВС 56
2.2.1.1. Получение модели перемещения рейки топливного насоса для ДВС без наддува 57
2.2.1.2. Получение модели рейки топливного насоса для ДВС с независимым автономным турбонаддувом 59
2.2.1.3. Получение математической модели изменения нагрузки для ДВС без наддува 61
2.2.1.4. Получение математической модели изменения нагрузки для ДВС с,независимым автономным турбонаддувом 62
2.3.Выводы по главе 63
Глава 3. Получение параметров расчетных моделей 64
3.1. Определение области устойчивости ДВС в области одного параметра 65
3.2. Определение области устойчивости ДВС с автономным турбонаддувом в области двух параметров 69
3.3. Получение коэффициентов математической модели ДВС с наддувом по экспериментальной кривой 77
3.3.1. Определение коэффициентов дифференциального уравнения ДВС с независимым автономным турбонаддувом 83
3.3.2. Аппроксимация переходной характеристики решением дифференциального уравнения второго порядка 84
3.4. Выводы по главе 86
Глава 4. Имитационное моделирование испытаний ДВС 87
4.1. Разработка структурной схемы имитационной модели 88
4.2. Проверка адекватности полученной модели 95
4.3. Получение характеристик по выходным данным модели 97
4.4. Выбор и расчет исполнительного механизма 101
4.5. Выводы по главе 104
Заключение 106
Литература 108
Приложение 122
- Математическое моделирование ДВС
- Разработка информационного обеспечения систем испытаний ДВС
- Определение области устойчивости ДВС в области одного параметра
- Разработка структурной схемы имитационной модели
Введение к работе
Создание конкурентоспособных двигателей внутреннего сгорания (ДВС) предполагает применение перспективных способов повышения качества управления, экспериментальную доводку двигателя, сокращение сроков разработки и подготовки его серийного выпуска.
Улучшение параметров двигателей возможно лишь при тщательном изучении происходящих в них процессов, так как легкодоступные резервы улучшения их конструкции практически уже исчерпаны.
В связи с этим приобрело особую значимость исследование двигателей на переходных и неустановившихся режимах с использованием специальных стендов, созданных для этих целей, так как оценка конструкции, определение ее соответствия технологическим и общим требованиям времени в конечном итоге принадлежит этим исследованиям и значительно сокращает время и продолжительность доводочных работ.
С помощью математического моделирования (ММ) можно проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и характеристики двигателя. Модель не может быть полностью адекватна объекту и отражает лишь определенные его свойства, представляющие интерес для целей конкретного исследования [1, 11, 12].
На всех стадиях жизненного цикла двигатели подвергаются различного рода испытаниям, объем и трудоемкость которых, как показывает практика, непрерывно возрастают. И это вполне объяснимо: улучшить их параметров
можно лишь при тщательном изучении происходящих в них процессов, так как легкодоступные резервы совершенствования их конструкции уже практически исчерпаны. Но такое скрупулезное изучение возможно только с помощью математического моделирования. Именно оно позволяют проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и свойства двигателя, представляющие интерес для целей конкретного исследования: Причем делать все это желательно с помощью автоматизированной системы испытаний (АСИ) [1,2].
Однако здесь есть определенные проблемы. Главная из них сложность создания программного обеспечения для АСИ. Дело в том, что системы- испытаний функционируют в реальном масштабе времени, следовательно, имеют временные ограничения- на реакцию и' обработку разнообразных входных сигналов и ситуаций. Во-вторых, они должны одновременно реализовывать различные циклограммы управления агрегатами объекта испытаний (двигателя) и стендового оборудования. В-третьих, программный комплекс АСИ должен обеспечивать выполнение достаточно большого числа разнообразных исследовательских, доводочных и серийных испытаний многих типов и модификаций ДВС. Наконец, если АСИ задать режимы испытаний в виде требуемых характеристик, которыми в нашем случае являются выходные параметры двигателя, то она сама должна выработать управляющие воздействия.
Как видим, требований, предъявляемых к АСИ ДВС, достаточно много. Выполнить их без разработки модели объекта управления, очевидно, невозможно: иначе параметры АСИ ДВС просто не настроить.
Работа базируется на основе достижений в области системного анализа, формализации и алгоритмизации технологии испытаний, развития методов графического отображения информации. Следует отметить, что благодаря работам Адгамова Р.И., Берхеева М.М., Дмитриева C.B., Заляева И.А., Кожевникова Ю.В., Красных В.Л., Моисеева B.C., Хайруллина А.Х. и др. в области автоматизированных систем испытаний заложен фундамент организации подобных систем в области двигателестроения.
В процессе работы над автоматизированной системой испытаний двигателя реальной необходимостью становится определение математической модели двигателя, которая необходима для настройки параметров АСИ ДВС. Знание математической модели ДВС обеспечивает возможность учета динамических свойств двигателя при разработке системы автоматического управления и системы автоматического регулирования. Кроме того, эти уравнения могут быть использованы для управления режимами работы ДВС с помощью ЭВМ в ходе стендовых испытаний.
С помощью математического моделирования можно проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и характеристики двигателя.
Модели строятся в виде систем дифференциальных, интегральных, алгебраических уравнений, сеток и др. при этом модель не может быть
полностью адекватна объекту и отражает лишь определенные его свойства, представляющие интерес для целей конкретного исследования.
Сложность создания программного обеспечения автоматизированной системы испытаний двигателей связана с функционированием систем в реальном масштабе времени и наличием временных ограничений на реакцию и обработку разнообразных входных сигналов и ситуаций, а также с необходимостью одновременной реализации различных циклограмм управления агрегатами объекта испытаний) и стендового^ оборудования. С другой стороны, программный комплекс АСИ двигателей должен обеспечить выполнение достаточно большого многообразия исследовательских, доводочных и серийных испытаний многочисленных типов и модификаций ДВС [1,3].
Хочу выразить благодарность к.т.н., доценту Зубкову Е.В., с которым совместно были получены решения обратной задачи по нахождению > управляющих воздействий.
Объектом диссертационного исследования является автоматизированная система испытаний двигателей внутреннего сгорания.
Предметом исследования является алгоритм управления двигателем внутреннего сгорания в составе автоматизированной системы испытаний.
Целью диссертационной работы является повышение эффективности системы настройки АСИ ДВС на произвольные технологии испытаний на базе их представления в виде графических моделей и математического моделирования ДВС.
Исходя из поставленной цели, работа имеет следующую структуру:
В первой' главе проводится краткий- обзор применяемого математического обеспечения АСИ ДВС. Кратко рассмотрены виды испытаний- двигателей.. Испытания относятся к числу наиболее ответственных ^трудоемких этапов жизненного цикла ДВС.,На этом этапе осуществляется^ окончательная оценка конструкции, определяется ее соответствие техническим' и технологическим параметрам. Двигатели представляют собой сложные' технические системы. На всех стадиях жизненного цикла они подвергаются различного рода испытаниям,- объем и трудоемкость которых, как, показывает практика, непрерывно возрастают. Одно из наиболее эффективных решений по* удовлетворению данных требований — применение на испытательных стендах автоматизированных систем испытаний двигателей. АСИ позволяет повысить качество и эффективность конструкторских разработок, сократить сроки* доводки и усовершенствования двигателей при снижении себестоимости проведения- стендовых испытаний. Объектом управления является испытательный стенд с установленным двигателем и технологическим оборудованием, обеспечивающим проведение испытания. В зависимости от вида испытаний может изменяться как состав взаимодействующего с АСИ- оборудования, так и технология проведения испытания. Большинство систем автоматизации испытаний разрабатывалось по индивидуальным заказам, и каждая из таких АСИ, практически являлось уникальной системой. Наряду с ними, на предприятиях машиностроения, используются АСИ ДВС, разработанные на базе типовых, серийно выпускаемых измерительно-вычислительных комплексов (ИВК). Также в этой главе приводится анализ данных обзора испытаний и производится постановка задач- работы. Проанализировав используемые с настоящее время методики проведения испытаний, сделан вывод, что такая задача в настоящее время рассмотрена поверхностно и еще не нашла практического применения, так как используемое для испытаний оборудование не позволяет применять эту технологию. Поставленная задача приводит к определению математических зависимостей, описывающих ДВС, относительно управляемой величины — перемещения рейки топливного насоса. Решение этого уравнения-даст зависимость частоты вращения вала от перемещения рейки топливного насоса.
Во второй главе проводится формализация технологического процесса- испытаний двигателей. Целью оценки технического состояния' двигателя- является определение значений'структурных параметров, непосредственно1 характеризующих техническое состояние двигателя, его узлов и деталей. Определение необходимого и достаточного количества параметров, которые позволяли бы достоверно оценивать техническое состояние двигателя в целом, его систем, механизмов и отдельных деталей, основывается на анализе физических процессов, протекающих в двигателе, и закономерностях их развития. Для настройки АСИ двигателей предлагается использовать графический интерфейс, включающий в себя интегрированную среду программирования, основанную на. базе данных графических модулей операций, по принципу РВО-блоков БСАОА-систем. Графический элемент технологии несет в себе параметры настройки. Для определения количества и типов графических элементов технологии
реальный технологический процесс разбивается на совокупность технологических операций, т.е. проводится его декомпозиция, выделяются типовые операции, и определяется графическая форма их представления в системе. В качестве одной из элементарных операций предложена, для подробного рассмотрения, математическая модель ДВС, которая обеспечивает возможность учета динамических свойств двигателя при разработке системы автоматического управления и системы автоматического регулирования.
Если АСИ задать режимы испытаний в виде требуемых характеристик, которыми в нашем случае являются выходные параметры двигателя, то система сама должна выработать управляющие воздействия. Это1 невозможно без разработки модели объекта управления, которая необходима для настройки параметров АСИ ДВС.
В результате вычислений получены соотношения, позволяющие управлять объектом по двум входным параметрам: перемещению рейки топливного насоса высокого давления (ТНВД), а также изменению нагрузки на валу двигателя.
Третья глава посвящена получению параметров расчетных моделей. Рассмотрено получение параметров расчетных моделей. В результате вычислений определены области устойчивости полученных выше математических моделей по одному и двум комплексным параметрам, а. также определена область изменения исследуемых параметров.
Для получения параметров математической модели ДВС были взяты данные испытаний. В процессе проведения экспериментального испытания
двигателя КамАЗ 740.60 были получены данные, которые снимались по ГОСТ 8670-80 на стенде КИ-15711-01 и использовались для построения характеристик одного из этапов испытаний ДВС. Испытания двигателя проводились по международному стандарту 1585 в стационарных режимах.
Параметры моделей ДВС получены с помощью аппроксимации переходной характеристики решением дифференциального уравнения второго порядка с запаздыванием.
В четвертой главе рассмотрено имитационное моделирование испытаний
две.
Структурная схема построена в системе "Моделирование в технических устройствах" (МВТУ 3.6), разработанной МГТУ им. Н.Э. Баумана, позволяет исследовать систему управления одновременно по двум входным параметрам. Если АСИ задать режимы испытаний в виде требуемых характеристик, которыми в нашем случае являются выходные параметры двигателя, то система сама должна выработать управляющие воздействия.
Таким образом, модель АСИ позволяет легко проводить аналогию с работой объекта испытаний. Задав необходимые начальные параметры работы можно исследовать различные режимы работы двигателя в реальном времени, а также анализировать влияние многих факторов, таких как нагрузка, температура, состав топлива, влияющих на работу двигателя.
На основании приведенных выше исследований разработано устройство, обеспечивающее перемещение рейки ТНВД.
Реверс шагового двигателя производится путем изменения последовательности коммутации токов в обмотках, приводящего к изменению направления вращения магнитного поля, на обратное. В приложении приведены акт результаты испытаний двигателей внутреннего сгорания.
Математическое моделирование ДВС
С помощью математического моделирования (ММ) — решения задач на ЭВМ с использованием математических моделей — можно проанализировать протекание отдельных рабочих процессов и всего рабочего цикла, прогнозировать основные показатели и характеристики двигателя и, следовательно, оценить его поведение на автомобиле в процессе эксплуатации. Математическое моделирование применяют при оценке влияния тепловых и механических нагрузок, выборе материала и размеров деталей двигателя, при прогнозировании его надежности. Математические модели широко используют при проектировании и отработке микропроцессорных систем управления двигателем, разработке методов диагностирования его работы и при решении ряда других задач.
Важными аспектами ММ двигателя являются возможность автоматизации поиска оптимальных вариантов и, в конечном счете, включения моделей в системы автоматизированного проектирования, а также использование математических моделей в качестве динамического функционального аналога объекта или его элемента при построении автоматизированных испытательных систем. Так, построив модель регулятора, на реальном двигателе можно исследовать эффективность управления с помощью такого регулятора, не дожидаясь создания его экспериментального образца, и, наоборот, можно исследовать работу микропроцессорной системы управления, используя вместо натурного двигателя, установленного на автомобиле или моторном стенде, математическую модель системы двигатель — автомобиль — дорога как динамический функциональный аналог [12].
Применение ММ особенно- эффективно тогда, когда оно позволяет избежать создания дорогих опытных образцов или дает возможность получить информацию об объекте, которую при натурных экспериментах сложно, или невозможно получить. Так, весьма трудно экспериментально определить тепловую и механическую напряженность элементов поршня при работе двигателя или динамику изменения температуры газа и и протекания химических реакций в отдельных точках камеры сгорания. Такие задачи успешно решаются с помощью ММ.
Разнообразие целей ММ двигателя делает невозможным создание единой, общей для всех случаев, математической модели двигателя. Поэтому в зависимости от решаемых задач используют набор моделей разного уровня и назначения. В практике разработки и исследования двигателей инженеры обычно имеют дело с двумя основными типами математических моделей. 1. Теоретическими моделями, построенными на основе описания физико- химических процессов, протекающих в двигателе и его элементах. Эти модели базируются на основных законах сохранения массы, энергии и количества движения, записываемых в дифференциальной форме. При исследовании влияния одной переменной применяют обыкновенные дифференциальные уравнения, а при нескольких переменных - в частных производных. Моделирование может вестись во временной и пространственной областях. Математической моделью в этих случаях является система дифференциальных уравнений, заданная совместно с краевыми условиями для получения единственного решения задачи. В зависимости от вида модели в качестве краевых условий используются начальные и граничные условия, задаваемые различными способами [12]. Точное решение краевой задачи возможно далеко не всегда и приходится переходить к упрощенным моделям и численным методам решения. К наиболее распространенным способам численного решения дифференциальных уравнений относятся метод конечных разностей (МКР)и метод конечных элементов (МКЭ). Эффективные теоретические модели можно создавать с использованием обобщенных переменных, построенных на основе теории подобия и размерностей. Правильность модели, как правило, проверяется на частных примерах. Параметрический анализ моделей позволяет глубже понять механизм протекания процессов, оценить степень влияния различных факторов и найти новые пути для улучшения показателей работы объекта. 2. Эмпирическими моделями или, как их часто называют, статистическими моделями, полученными на основе экспериментов, выполненных на натурном объекте, а иногда и на основании расчетных экспериментов с использованием теоретических моделей. Эмпирические модели, как правило, не отражают сущности реальных физико-химических процессов, происходящих в двигателе, и редко используются для изучения их механизма, но такие модели позволяют установить первично-следственные связи», прогнозировать поведение объекта, при; изменении независимых переменных, выбрать, наилучшие условия организации рабочих процессов; Они?, применяются при- решении ряда-практических задач; Эмпирические модели справедливы только для того объекта и тех условий, для которых они получены. Адекватность модели; обычно оценивается статистическими методами,, но полезно ее проверять и независимыми опытами; Статистические модели чаще всегоI используются при- решении? интерполяционных задач. Возможности экстраполяции данных в этом случае ограничены. При» использовании специальных методов построения» эмпирических моделей они могут применяться и в задачах экстраполяции; При построении?теоретической модели необходимо, учитывать сложность ее: решения; , которая; в первую очередь характеризуется тремя факторами:- «порядком» модели, т.е. количеством« независимых функций;, которые необходимы для описания процесса; числом! параметров и независимых переменных, включенных в модель[ 12]. Разработка теоретических математических моделей является сложным процессом;и требует глубокого знания теории двигателей. Сложность создания математического и программного обеспечения АСИ двигателей связана с функционированием систем в реальном масштабе времени и наличием временных ограничений на реакцию и обработку разнообразных входных сигналов и ситуаций, а также с необходимостью одновременной1 реализации различных циклограмм управления агрегатами объекта испытаний и стендового оборудования (как. например; реализация
Разработка информационного обеспечения систем испытаний ДВС
Всем известна сложная экономическая ситуация, сложившаяся в 90-х гг., когда создание нового оборудования и внедрение его в производство ставило предприятие в трудные финансовые условия. К настоящему времени на производственном объединении ОАО КамАЗ сложилась ситуация, при которой выпуск новой продукции становится затруднительным, так как перенастройка стендов системы испытаний занимает длительное время. Сейчас на заводе выпускается около тридцати видов двигателей, которые должны проходить различного типа испытания. Предприятие КамАЗ-Дизель использует испытательные стенды фирмы АВЛ (Австрия), представляющие собой "цифровой анализатор", являющийся микропроцессорной системой для измерения быстропротекающих процессов с хорошо развитым программным обеспечением. Существенным недостатком этих стендов является длительное время перенастройки. А при жесткой конкуренции в- современном производстве, которое характеризуется постоянно растущей номенклатурой выпускаемых изделий, становится необходимостью иметь быстро перенастраиваемое и более точное оборудование. Такое оборудование может изменить ситуацию, позволив переход от одного ассортимента выпускаемой продукции к другому за короткое время, не используя при этом специально обученный персонал в качестве программиста. Таким образом, можно будет обеспечить оперативную настройку программного комплекса технологами на реальный тип двигателя и реальную технологию.
Все, выше сказанное, привело к мысли о создании новой быстро перенастраиваемой системы АСИ ДВС на основе описанного выше графического метода моделирования.
Метод сводится к решению задачи, которая бы позволила, используя выходную частотную зависимость, получить входные управляющие параметры для обеспечения заданного режима работы двигателя. В качестве управляющего воздействия примем перемещение рейки топливного насоса. Изменяя эту величину можно задавать и контролировать выходной параметр, то есть частоту вращения коленчатого вала. Иными словами, надо знать и уметь изменять те самые начальные параметры, результат влияния которых на двигатель будет прогнозируемым, и подчинятся определенному закону управления. Изменение управляющего воздействия, в частности перемещения рейки топливного насоса, приведет к изменению частоты вращения вала двигателя, как выходного параметра. Это позволит вывести объект на необходимый режим испытаний и снятия нужных характеристик с двигателя.
Проанализировав используемые с настоящее время методики проведения испытаний, сделан вывод, что такая задача в настоящее время рассмотрена поверхностно и еще не нашла практического применения, так как используемое для испытаний оборудование не позволяет применять эту технологию. Поставленная задача приводит к определению математических зависимостей, описывающих ДВС, относительно управляемой величины - перемещения рейки топливного насоса. Решение этого уравнения даст зависимость частоты вращения вала от перемещения рейки топливного насоса.
Разность исходной модели, принятой за эталонную, и получившейся на выходе системы испытаний частоты, позволит разработать методы управления для подготовки системы к необходимому для испытаний режиму. В случае получения универсальной зависимости, которая позволила бы контролировать и подстраивать полученную разность, можно будет говорить о создании адаптивной системы управления с эталонной моделью. В качестве эталонной модели принимается заданная, необходимая для настройки двигателя на проведение нужного режима испытаний, зависимость частоты вращения вала двигателя от времени.
Как уже выше было сказано, решение этой задачи может не только сократить время настройки испытательного оборудования, но и упростить, а также качественно повысить уровень испытаний. Для получения значений нового управляющего воздействия требуется решение дифференциальных уравнений относительно входных параметров, т.е. получение управляющего воздействия по заранее заданным выходным параметрам.
Определение области устойчивости ДВС в области одного параметра
На выходе системы получим характеристику, показывающую решение обратной задачи. Она будет иметь следующий вид (рис. 4.14.).
Для получения более полной картины адекватности полученной модели представим, как и в предыдущих случаях, в одной системе координат исходную характеристику и имитационную. Отличие характеристик связано с нелинейностью модели. Оно характеризуется колебательностью процесса, то есть наличием перерегулирования. оборот ыкн )Можно утверждать, что, полученная в результате решения обратной задачи модель, дает возможность управлять процессом испытаний. На участках, максимально отдаленных друг от друга погрешность имитации составляет не более 6%. Это составляет примерно 11 об\мин (рис. 4.15.). Так как с практической точки зрения это очень маленькое значение, то испытания можно полностью осуществлять с помощью контроля за перемещение рейки ТНВД.
Таким образом, построенная модель АСИ позволяет легко проводить аналогию с работой объекта испытаний. Задав необходимые начальные параметры работы можно исследовать различные режимы работы двигателя в реальном времени, а также анализировать влияние многих факторов, таких как нагрузка, температура, состав топлива, влияющих на работу двигателя.
На основании приведенных выше исследований разработано устройство, обеспечивающее перемещение рейки топливного насоса высокого давления (ТНВД) [80-88]. Известен электро-механический регулятор частоты вращения дизеля, содержащий корпус, приводной вал, две рейки топливного насоса, державку грузов, центробежные грузы, шарнирно установленные в державке, муфту центробежных грузов, установленную с возможностью перемещения вдоль оси приводного вала, рычаг муфты, поворотно установленный в корпусе и кинематически связанный с муфтой и первой рейкой топливного насоса, рычаг регулятора шарнирно установленный« в корпусе с возможностью- взаимодействия с ним через регулировочный винт, рычаг управления поворотно установленный в корпусе с возможностью взаимодействия через пружину с рычагом регулятора, двуплечий рычаг реек, кинематически связанный с двумя рейками топливного насоса, отличающийся тем, что регулятор оснащен пропорциональным электромагнитом, установленный с возможностью взаимодействия с одной из реек топливного насоса, датчика положения рейки, жестко установленный в корпусе, датчика частоты вращения коленчатого вала дизеля и электронного блока управления.
Цель разработки является сокращение времени на подготовку испытания дизеля с обеспечением высокой точности и плавности управления частотой вращения. Схема реализации способа содержит шаговый двигатель 1, винт 2, гайка 3,, фиксирующее устройство 4, рейку топливного насоса высокого давления 5. Способ управления частотой вращения дизеля реализуется следующим образом.
При подаче управляющего воздействия на шаговый двигатель 1, который вращает закрепленный на его валу винт 2. Поворот винта перемещает гайку 3, которая жестко закреплена на фиксирующем устройстве 4. Фиксирующее устройство устанавливается на рейку управления топливным насосом высокого давления 5, соответственно перемещение гайки вдоль оси приводит к изменению положения рейки топливного насоса высокого давления, которая управляет количеством топлива поступающего к двигателю и соответственно изменяет обороты дизеля (рис. 4.16.).
Реверс шагового двигателя производится путем изменения последовательности коммутации токов в обмотках, приводящего к изменению направления вращения магнитного поля, на обратное [89, 96-105].
Разработка структурной схемы имитационной модели
Получена динамическая характеристика, имитирующая экспериментальную с максимальной погрешностью 6%. Получена статическая характеристика, имитирующая экспериментальную с максимальной погрешностью 8%. По обратной модели построена переходная характеристика, в которой выходные параметры являются входными воздействиями. 6. Выбран исполнительный механизм для реализации решения обратной задачи. Цель изобретения — сократить время на подготовку испытания дизеля с обеспечением высокой точности и плавности управления частотой вращения. 7. Построенная модель АСИ позволяет легко проводить аналогию с работой объекта испытаний. Задав необходимые начальные параметры работы можно исследовать различные режимы работы двигателя в реальном времени, а также анализировать влияние многих факторов, таких как нагрузка, температура, состав топлива, влияющих на работу двигателя.
Проведенные в диссертационной работе исследования показали, что сложная экономическая ситуация последних лет, когда создание нового оборудования и внедрение его в производство ставит предприятие в трудные финансовые условия, а также жесткая конкуренция в современном производстве, которая характеризуется постоянно растущей номенклатурой выпускаемых изделий, ставит необходимостью иметь быстро перенастраиваемое, более точное и значительно более дешевое оборудование по сравнению с зарубежными аналогами.
В результате внедрения теоретически и экспериментально обоснованных методов и алгоритмов управления АСИ ДВС решена задача быстрой настройки стенда на различные режимы испытаний. Из этого следует, что поставленная цель повышения эффективности АСИ ДВС путем оперативной настройки на любые режимы испытаний достигнута за счет представления отдельных составляющих испытаний в виде графических образов и математического моделирования. В процессе выполнения диссертационной работы получены следующие основные результаты работы: 1. В работе исследованы методы построения математической модели двигателя внутреннего сгорания, как объекта, управляемого по частоте вращения коленчатого вала. Выявлены их основные недостатки в процессе моделирования. 2. В качестве задающих параметров предложено использовать графические элементы, представляющие собой моменты разгона, постоянного хода или торможения, которые представляют собой нижний уровень процесса декомпозиции. 3. Для более точной настройки ДВС на необходимый режим испытаний предложена методика решения обратной задачи, которая позволяет, используя выходную частотную зависимость, получить входные управляющие параметры для обеспечения заданного режима работы двигателя. Изменяя величину перемещения рейки ТНВД можно задавать и контролировать выходной параметр, то есть частоту вращения коленчатого вала. 4". Прямая задача проверена на имитационной модели, которая отражает математическую модель ДВС в виде передаточной функции и с погрешностью в 6% моделирует экспериментальную переходную характеристику относительно перемещения рейки топливного насоса, что соответствует 10 об/мин. А также с погрешнрстью в 8% моделирует нагрузочную характеристику дизеля, что соответствует 14 об/мин. 5. Решение обратной задачи использовано в имитационной модели,-, отражающей в качестве управляющих воздействий частоту вращения вала двигателя, а на выходе модели получено соответственно перемещение рейки ТНВД. 6. Практически задача перемещения рейки реализовано предложенным способом управления частотой вращения дизеля при использовании передачи винт — гайка и шагового двигателя, отличается тем, что улучшает качество регулирования, реализуется простой конструкцией и характеризуется пониженной стоимостью.
