Цифровая система управления мотором

Электронно-цифровая система управления двигателем

  • Электронно-цифровая система управления двигателем (ЭСУД) с полной ответственностью (англ. Full Authority Digital Engine Control system, FADEC) — система автоматизированного управления параметрами впрыска топлива, воздуха и зажигания в работе авиадвигателя для поддержания оптимальных характеристик работы авиадвигателя с минимальным расходом топлива.

В качестве примера можно привести ЭСУД двигателя ПС-90, устанавливаемого на самолёты Ил-96 и Ту-204; комплексный электронный регулятор КРД-96 для двигателя 96ФП, устанавливаемого на Су-30МКИ или Су-30МКМ; КРД-99Ц для двигателей типа АЛ-31Ф на Су-27, Су-30 различных модификаций; ЭСУД двигателя CFM-56-5, используемого в семействе самолётов Airbus-320.

ЭСУД состоит из двухканального электронного управляющего модуля (ECU), гидромеханического модуля (HMU) и выделенных сенсоров.

ECU получает сигналы частоты вращения ротора двигателя, сигналы о давлении и температуре внутри двигателя. Эти сигналы вместе с сигналами от самолётной системы управления двигателем используются для отслеживания и вырабатывания управляющих сигналов для смонтированных на двигателе механизмов, обеспечивая:

* Работу автомата тяги и управление тягой двигателя.

* Управление расходом топлива.

* Автоматический и ручной запуск двигателя.

* Поддержание малого газа.

* Управление временем приёмистости и сброса газа.

* Управление потоком воздуха в компрессоре (за счёт поворотных лопаток статора и клапанов перепуска воздуха).

* Активное управление зазором между ротором и статором каждой из турбин (высокого давления и низкого давления) двигателя.

* Управление системой охлаждения масла (топливо-масляным радиатором со сбросом топлива в крыльевой бак) электрического генератора со встроенным приводом (IDG).

Управление системой реверса тяги.Электронный модуль также обеспечивает защиту от превышения наибольших допустимых частот вращения вентилятора, турбокомпрессора и от помпажа двигателя.

Сигналы о главных параметрах работы двигателя вырабатываются этим же модулем и пересылаются средствам отображения на дисплеях в кабине пилотов.

ЭСУД обеспечивается электропитанием от выделенного генератора переменного тока (с возбуждением от постоянного магнита), расположенного на коробке приводов двигателя. Также возможно питание от самолётной сети постоянного тока напряжением 28 Вольт в случаях, когда питание от выделенного генератора недоступно, для запуска двигателя и как запасное питание для проверок двигателя без запуска.

Связанные понятия

Поскольку на современных летательных аппаратах имеется большое количество разнообразных исполнительных механизмов и агрегатов, то в качестве источников механической энергии применяются гидравлические, пневматические и электрические приводы. Наиболее универсальным из них считается электрический привод благодаря высокой надёжности, простоте в эксплуатации и возможности автоматизации. По виду преобразования энергии различают электродвигательный привод и электромагнитный.

Под приборным оборудованием летательного аппарата понимается следующее авиационное оборудование.

Под параллельной работой генераторов понимается выработка электроэнергии двумя или более агрегатами на общую нагрузку. Условие для параллельной работы — это равенство частоты, напряжения, порядка чередования фаз и углов фазового сдвига на каждом генераторе.

Система дизель-насосного агрегата представляет собой сборную систему впрыска дизельного топлива высокого давления, которая тесно связана с насосом-форсункой, и предназначена для использования на коммерческих грузовых автомобилях с дизельными двигателями.Системы используют индивидуальные насосы ТНВД, установленные на блоке двигателя для каждого цилиндра, в первую очередь предназначен для двигателей с одним распределительным валом, расположенном в головке или в блоке цилиндров. Топливные насосы приводятся.

Бензи́новые электроста́нции — компактные автономные силовые установки для производства электрической энергии. Используются в качестве основного или резервного источника электроснабжения. Виды генераторов.

Источник

Электронно-цифровая система управления двигателем

Электронно-цифровая система управления двигателем (ЭСУД) с полной ответственностью (англ. Full Authority Digital Engine Control system , FADEC) — система автоматизированного управления параметрами впрыска топлива, воздуха и зажигания в работе авиадвигателя для поддержания оптимальных характеристик работы авиадвигателя с минимальным расходом топлива.

Читайте также:  Насадки для косы для мотора

В качестве примера можно привести ЭСУД двигателя ПС-90, устанавливаемого на самолёты Ил-96 и Ту-204; комплексный электронный регулятор КРД-96 для двигателя 96ФП, устанавливаемого на Су-30МКИ или Су-30МКМ; КРД-99Ц для двигателей типа АЛ-31Ф на Су-27, Су-30 различных модификаций; ЭСУД двигателя CFM-56-5, используемого в семействе самолётов Airbus-320.

ЭСУД состоит из двухканального электронного управляющего модуля (ECU), гидромеханического модуля (HMU) и выделенных сенсоров.

ECU получает сигналы частоты вращения ротора двигателя, сигналы о давлении и температуре внутри двигателя. Эти сигналы вместе с сигналами от самолётной системы управления двигателем используются для отслеживания и вырабатывания управляющих сигналов для смонтированных на двигателе механизмов, обеспечивая:

  • Работу автомата тяги и управление тягой двигателя.
  • Управление расходом топлива.
  • Автоматический и ручной запуск двигателя.
  • Поддержание малого газа.
  • Управление временем приёмистости и сброса газа.
  • Управление потоком воздуха в компрессоре (за счёт поворотных лопаток статора и клапанов перепуска воздуха).
  • Активное управление зазором между ротором и статором каждой из турбин (высокого давления и низкого давления) двигателя.
  • Управление системой охлаждения масла (топливо-масляным радиатором со сбросом топлива в крыльевой бак) электрического генератора со встроенным приводом (IDG).
  • Управление системой реверса тяги.

Электронный модуль также обеспечивает защиту от превышения наибольших допустимых частот вращения вентилятора, турбокомпрессора и от помпажа двигателя.

Сигналы о главных параметрах работы двигателя вырабатываются этим же модулем и пересылаются средствам отображения на дисплеях в кабине пилотов.

ЭСУД обеспечивается электропитанием от выделенного генератора переменного тока (с возбуждением от постоянного магнита), расположенного на коробке приводов двигателя. Также возможно питание от самолётной сети постоянного тока напряжением 28 Вольт в случаях, когда питание от выделенного генератора недоступно, для запуска двигателя и как запасное питание для проверок двигателя без запуска.

Источник

Цифровая система управления моментным двигателем

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для управления электроприводами в станкостроении, робототехнике, в системах автоматического управления, например, электронного управления моментным двигателем постоянного тока.

Цифровая система моментным двигателем состоит из микроконтроллера с встроенным аналого-цифровым преобразователем, блоком связи, блоком формирования сигнала возбуждения, блоком формирования сигнала управления и перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством. При этом датчик положения ротора выполнен в виде поворотного синусно-косинусного трансформатора с дополнительными двумя обмотками точного отсчета, а система снабжена блоком согласования сигналов, блоком формирования опорного напряжения, блоком формирования управляющих сигналов. Выход блока формирования опорного напряжения подключен к обмотке возбуждения поворотного синусно-косинусного трансформатора. Обмотки синуса и косинуса углового положения синусно-косинусного трансформатора подключены к входам микроконтроллера. Один из выходов микроконтроллера подключен к блоку формирования опорного напряжения, другой — к блоку формирования управляющих сигналов, а следующий — соединен с внешней линией, по запросам которой выдается код угла поворота вала двигателя и принимается управление двигателем. Причем микроконтроллер выполнен с возможностью реализации алгоритма вычисления кода текущего угла поворота ротора двигателя и алгоритма формирования фазовых сигналов управления двигателем. В качестве микроконтроллера может быть применен микроконтроллера типа Atmega 8535 фирмы Atmel. Технический результат заключается в сокращении числа электронных элементов и повышении точности вычислений.

Полезная модель относится к области электротехники и может быть использована для управления электроприводами в станкостроении, робототехнике, в системах автоматического управления, например, электронного управления моментным двигателем постоянного тока.

Известна цифровая система управления вентильным двигателем (Россия, изобретение, патент №2098917, МПК 6 НО 2 Р 6/10, публикация 1997 г.), содержащая микроЭВМ, выполненную с возможностью реализации разработанных алгоритмов, аналого-цифровой преобразователь, цифровой датчик положения, цифровой датчик напряжения, цифровой измеритель периода с однофазным регулятором фазы.

Читайте также:  Лодочный мотор yamaha 25nmhos

Известная цифровая система управления вентильным двигателем имеет следующие недостатки:

— большие габариты, например, за счет выполнения цифрового датчика положения, цифрового измерителя периода и однофазного регулятора фазы в виде отдельных компонентов системы;

— невысокая точность управления, так как цифровой датчик положения, включающий датчик положения ротора и цифровой компаратор, не позволяет с большой точностью определять положение угла разворота ротора двигателя;

— невысокая надежность управления из-за большого количества электронных элементов.

Задачей, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, является создание компактной высокоточной и надежной системы управления моментным двигателем.

Техническим результатом предлагаемой полезной модели является:

— сокращение числа электронных элементов системы за счет использования вместо микроЭВМ, представленной в известном аналоге, микроконтроллера с расширенными функциональными возможностями (в частности, в предлагаемой полезной модели отсутствует цифровой датчик положения, имеющийся в известном аналоге, а его функцию реализует микроконтроллер);

— повышение точности вычислений за счет выполнения датчика положения ротора в виде поворотного синусно-косинусного трансформатора с дополнительными двумя обмотками точного отсчета.

Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в отличие от известной цифровой системы управления вентильным двигателем предлагаемая цифровая система управления моментным двигателем состоит из микроЭВМ, выполненной в виде микроконтроллера с встроенным аналого-цифровым преобразователем, блоком связи, блоком формирования сигнала возбуждения, блоком формирования сигнала управления и перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством. При этом датчик положения ротора выполнен в виде поворотного синусно-косинусного трансформатора с дополнительными двумя обмотками точного отсчета. Предлагаемая система снабжена блоком согласования сигналов, блоком формирования опорного напряжения, блоком формирования управляющих сигналов. Выход блока формирования опорного напряжения подключен к обмотке возбуждения поворотного синусно-косинусного трансформатора. Обмотки синуса и косинуса углового положения синусно-косинусного трансформатора подключены к входам микроконтроллера. Один из выходов микроконтроллера подключен к блоку формирования опорного напряжения, другой — к блоку формирования управляющих сигналов, а следующий — соединен с внешней линией, по запросам которой выдается код угла поворота вала двигателя и принимается управление двигателем. Причем микроконтроллер выполнен с

возможностью реализации алгоритма вычисления кода текущего угла поворота ротора двигателя и алгоритма формирования фазовых сигналов управления двигателем. В качестве микроконтроллера может быть применен микроконтроллера типа Atmega 8535 фирмы Atmel.

Предлагаемая цифровая система управления моментным двигателем иллюстрируется чертежами:

— на фиг.1 представлена функциональная схема цифровой системы управления моментным двигателем;

— на фиг.2, 3, 4 и 5 показан алгоритм вычисления кода текущего угла поворота ротора моментного двигателя;

— на фиг.6, 7, 8 и 9 показан алгоритм формирования управляющих ШИМ сигналов моментного двигателя.

Цифровая система управления моментным двигателем содержит четырехобмоточный поворотный синусно-косинусный трансформатор 1, блок согласования сигналов 2, микроконтроллер 3, блок формирования опорного напряжения 4, блок формирования управляющих сигналов 5. Цифровая система управления моментным двигателем связана через усилитель широтно-импульсной модуляции (ШИМ) 6 с моментным двигателем 7 (фиг.1) В качестве микроконтроллера 3 в рассмотренном примере применен микроконтроллер типа Atmega 8535 фирмы Atmel. Основными встроенными элементами указанного выше микроконтроллера 3 являются: восьми канальный десяти разрядный аналого-цифровой преобразователь (АЦП) 8, универсальный асинхронный приемо-передатчик 9, формирователи ШИМ сигналов с таймером счета 10, 11, перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство (ППЗУ) 12 (фиг.1). При этом в примененном микроконтроллере типа Atmega 8535 фирмы Atmel универсальный асинхронный приемо-передатчик 9 по сути является блоком связи, формирователи ШИМ сигналов с таймером счета 10 — блоком формирования сигнала возбуждения, другой формирователь ШИМ сигналов с таймером счета 11 — блоком формирования сигнала управления, а

Читайте также:  Лада калина мотор характеристики

перепрограммируемое постоянно запоминающее устройство (ППЗУ) 12 — содержит программу команд управления и значения некоторых параметров, необходимых для работы устройства.

Выход блока формирования опорного напряжения 4 подключен к обмотке возбуждения четырехобмоточного поворотного синусно-косинусного трансформатора 1. Обмотки синуса и косинуса точного и грубого углового положения четырехобмоточного поворотного синусно-косинусного трансформатора 1 подключены к входу блока согласования 2, выход которого подключен к микроконтроллеру 3. Один из выходов микроконтроллера 3 подключен к блоку формирования опорного напряжения 4, другой — к блоку формирования управляющих сигналов 5, а следующий соединен с внешней линией RS-485. Выходы блока формирования управляющих сигналов 5 через усилитель ШИМ 6 подключены к моментному двигателю 7.

Цифровая система управления моментным двигателем работает следующим образом.

Рассмотрим процесс вычисления кода текущего угла поворота ротора моментного двигателя. Микроконтроллер 3 вычисляет его по алгоритму, представленному на фиг.2, 3, 4 и 5. Алгоритм заключается в следующем:

— в течение периода опорного напряжения осуществляются преобразования в цифровой код уровней напряжения с сигнальных обмоток четырехобмоточного поворотного синусно-косинусного трансформатора 1;

— в конце периода осуществляется демодуляция сигналов четырехобмоточного поворотного синусно-косинусный трансформатора 1, таким образом получаются значения синуса и косинуса угла поворота ротора моментного двигателя;

— угол поворота ротора моментного двигателя получается путем вычислением арктангенса от деления синуса угла поворота ротора моментного двигателя на его косинус;

— по внешней линии связи RS-458 выдается код угла поворота ротора моментного двигателя и принимается управляющий сигнал.

Кроме того, микроконтроллер 3 осуществляет процесс формирования управляющих ШИМ сигналов моментного двигателя по алгоритму, представленному на фиг.6, 7, 8 и 9. Алгоритм заключается в следующем:

— по внешней связи RS-485 микроконтроллер 3 получает управление и код режима работы;

— в зависимости от режима работы рассчитывается управляющий сигнал либо контур по скорости, охваченного контуром по положению, либо контура по скорости, либо передается непосредственно, без изменений;

— далее управляющий сигнал перемножается на функцию синуса и косинуса угла положения ротора моментного двигателя и выдается на блок формирования управляющих сигналов 5.

В процессе работы блок формирования опорного напряжения 4 преобразует ШИМ сигнал с выхода микроконтроллера 3 в напряжение питания четырехобмоточного поворотного синусно-косинусный трансформатора 1. Преобразование осуществляется путем выделения постоянной составляющей с помощью RC цепочки. Коррекция управления осуществляется с помощью интегро-дифференцирующего звена (T ip+1)/(T 2p+1). Блок согласования сигналов 2 осуществляет преобразование сигналов четырехобмоточного поворотного синусно-косинусный трансформатора к уровню АЦП 7 микроконтроллера 3.

1. Цифровая система управления моментным двигателем, содержащая микроЭВМ, аналого-цифровой преобразователь, датчик положения ротора, отличающаяся тем, что микроЭВМ выполнена в виде микроконтроллера с встроенным аналого-цифровым преобразователем, блоком связи, блоком формирования сигнала возбуждения, блоком формирования сигнала управления и перепрограммируемым постоянным запоминающим устройством, а датчик положения ротора выполнен в виде поворотного синусно-косинусного трансформатора с дополнительными двумя обмотками точного отсчета, система снабжена блоком согласования сигналов, блоком формирования опорного напряжения, блоком формирования управляющих сигналов, выход блока формирования опорного напряжения подключен к обмотке возбуждения поворотного синусно-косинусного трансформатора, обмотки синуса и косинуса углового положения синусно-косинусного трансформатора подключены к входу блока согласования сигналов, выход которого подключен к входам микроконтроллера, один из выходов микроконтроллера подключен к блоку формирования опорного напряжения, другой — к блоку формирования управляющих сигналов, а следующий соединен с внешней линией, при этом микроконтроллер выполнен с возможностью реализации алгоритмов вычислений кода текущего угла поворота ротора двигателя и алгоритма формирования фазовых сигналов управления двигателем.

2. Цифровая система управления моментным двигателем по п.1, отличающаяся тем, что микроЭВМ выполнена в виде микроконтроллера типа ATmega8535 фирмы Atmel.

Источник

Поделиться с друзьями