В книге изложены методы синтеза и проектирования систем автоматического управления на основе изучения динамических характеристик авиационных двигателей и требований к качеству переходных процессов и надёжности систем. Методы синтеза доведены до алгоритмов, реализуемых в ЭЦВМ, а также до таблиц, из которых можно получить оптимальные параметры систем. Даны примеры возможной технической реализации систем управления и указаны пути согласования характеристик элементов систем. Рассмотрены вопросы преобразования и обработки сигналов в цифровых системах управления. Изложены методы анализа переходных процессов на режимах разгона при больших отклонениях регулируемых параметров, при этом учтены нелинейные характеристики двигателей и систем автоматического управления. Указаны пути выбора параметров систем. Предложены методы синтеза оптимальных систем управления по критерию «время-энергия-надёжность» и показана эффективность этих методов.

Книга предназначена для инженеров и научных работников, занимающихся вопросами теории и проектирования систем управления. Она также будет полезна для студентов и аспирантов соответствующих специальностей.

Табл. 6. Ил. 51. Список лит. 12 назв.

Развитие и совершенствование авиационных двигателей невозможно без широкого применения систем автоматического управления. Объясняется это, с одной стороны, сложностью рабочих процессов, протекающих в двигателях, а с другой — необходимостью оптимизации этих процессов для получения приемлемых удельных характеристик (удельные расход топлива и тяга, заданная надёжность и др.), определяющих совершенство двигателя.

Системы автоматического управления (САУ) двигателями должны удовлетворять ряду требований, важнейшими из которых являются: обеспечение необходимого качества регулирования по основным параметрам рабочего процесса; выдерживание оптимальных сочетаний параметров рабочего процесса, при которых получаются приемлемые удельные характеристики; защита двигателя от недопустимых рабочих режимов; обеспечение требуемой надёжности двигателя и согласование характеристик двигателя с характеристиками летательного аппарата. Эти требования, хотя и противоречивые, должны быть удовлетворены комплексно.

Для создания систем автоматического управления необходимо изучать динамические свойства двигателей как объектов управления. Для этого в предлагаемой книге проведён анализ рабочих процессов в газотурбинных двигателях, составлены уравнения рабочего процесса (уравнения движения) и на этой основе получены нелинейные и линейные математические модели различных типов ТВД, ТРД и ЯТРД. Уравнения, описывающие математическую модель двигателя, представлены в такой форме, что могут быть непосредственно использованы как при аналитическом исследовании систем управления, так и при математическом и полунатурном моделировании.

Проектирование систем автоматического управления авиационными двигателями основано на синтезе структуры и параметров систем и способах технической реализации схем с учётом свойств реальных элементов. Для синтеза структуры и параметров систем используются методы приближения действительных характеристик к требуемым. При этом применяется математический аппарат теории приближения функций. В связи с тем, что системы управления двигателями являются многомерными, большое значение придаётся матричным методам синтеза и реализации методов на ЭЦВМ.

Вопросы технической реализации САУ авиационных двигателей являются логическим продолжением методов синтеза. Техническая реализация связана с анализом датчиков информации, решающих и других элементов с указанием способов формирования этих элементов для получения необходимых статических и динамических характеристик. При этом особое внимание уделяется современным электронным элементам — интегральным схемам. Рассматриваются также вопросы преобразования и обработки дискретных сигналов.

Новой тенденцией при проектировании САУ авиационных двигателей является применение методов синтеза с учётом комплексных критериев оптимальности (качество процессов, энергетические затраты, надёжность и др.). Применяемые в книге методы синтеза позволяют получить решение задачи с учётом указанного критерия.

В книге приведены математические модели газотурбинных двигателей как объектов регулирования. Предложенные методы синтеза систем автоматического управления применимы к двигателям всех типов.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Книги на ту же тему

1. Спектральный метод расчёта нестационарных систем управления летательными аппаратами, Солодовников В. В., Семёнов В. В., 1975
2. Механизмы управления самолётом, Кестельман В. Н., Фёдоров А. В., 1987
3. Боевая авиационная техника: Летательные аппараты, силовые установки и их эксплуатация, Павленко В. Ф., Дьяченко А. А., Жулев В. И., Колпаков Б. К., Назаров А. П., Тихонравов В. А., 1984
4. Автоматическая проверка оборудования самолётов и ракет, Боднер В. А., ред., 1962
5. Методологические основы проектирования переносных зенитных ракетных комплексов, Кашин В. М., Лифиц А. Л., 2013
6. Прочность и ресурс ЖРД, Махутов Н. А., Рачук В. С., Гаденин М. М., Рудис М. А., Паничкин Н. Г., 2011
7. Энергетика ракетных двигателей на твёрдом топливе, Милёхин Ю. М., Ключников А. Н., Бурский Г. В., Лавров Г. С., 2013
8. Основы теории автоматического регулирования и автоматические регуляторы технологических процессов, Ордынцев В. М., Шендлер Ю. И., 1960
9. Скользящие режимы в задачах управления автоматизированным синхронным электроприводом, Рывкин С. Е., 2009
10. Практикум по теории автоматического управления химико-технологическими процессами. Аналоговые системы. — 2-е изд., перераб. и доп., Борисов В. В., Плютто В. П., 1987
11. Математические методы оптимального управления. — 2-е изд., перераб. и доп., Болтянский В. Г., 1968
12. Элементы теории управляющих машин (Метод полиномиальных уравнений в задачах синтеза систем автоматического управления с цифровыми вычислительными машинами), Волгин Л. Н., 1962
13. Нелинейные системы автоматического регулирования (расчёт и проектирование), Хлыпало Е. И., 1967
14. Теория автоматического регулирования. — 3-е изд., перераб. и доп., Айзерман М. А., 1966
15. Динамический синтез систем автоматического регулирования, Бесекерский В. А., 1970
16. Синтез квазиоптимальных систем автоматического управления, Смольников Л. П., 1967
17. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления. — 3-е изд., перераб. и доп., Бесекерский В. А., ред., 1969
18. Системы экстремального управления, Растригин Л. А., 1974
19. Синтез структур систем автоматического регулирования высокой точности, Мееров М. В., 1959
20. Синтез и применение дискретных систем управления с идентификатором, Бунич А. Л., Бахтадзе Н. Н., 2003
21. Курс теории автоматического управления, Паллю де Ла Барьер Р., 1973
22. Оптимальное управление детерминированными и стохастическими системами, Флеминг У., Ришел Р., 1978
23. Введение в теорию автоматического регулирования, Лернер А. Я., 1958
24. Синтез оптимального управления колебательными системами, Божко А. Е., 1990
25. Анализ сложных систем и элементы теории оптимального управления, Раскин Л. Г., 1976
26. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем: Учебник для вузов по специальностям «Гидропневмоавтоматика и гидропривод» и «Гидравлические машины и средства автоматики». — 2-е изд., перераб. и доп., Попов Д. Н., 1987
27. Динамика и управление судовых газотурбинных установок, Гительман А. И., 1974
28. Избранные труды: Теоретическая и прикладная теория управления. Последние проекты и открытия, Красовский А. А., 2001
29. Функции Ляпунова, Барбашин Е. А., 1970
30. Устойчивость движения (методы Ляпунова и их применение). Учебное пособие для университетов, Зубов В. И., 1973
31. Лекции по вариационному исчислению и теории оптимального управления, Янг Л., 1974
32. Новые методы управления сложными системами, 2004
33. Элементы теории надёжности для проектирования технических систем, Райкин А. Л., 1967
34. Математическая теория надёжности, Барлоу Р., Прошан Ф., 1969
35. Основы теории надёжности. — 2-е изд., перераб. и доп., Половко А. М., Гуров С. В., 2006