Разработка системы управления малоразмерного газотурбинного двигателя

Авторы

Самотыя А. А.^*, Елисеева А. Ю.

АО «ОДК-СТАР»,, Пермь, Российская Федерация

*e-mail: samotyasasha@mail.ru

Аннотация

Статья посвящена разработке системы управления топливопитания малоразмерного газотурбинного двигателя (МГТД). Особую трудность в топливопитании представляют процессы запуска и перехода двигателя в различные режимы работы, такие как запуск и регулирование мощности, с учётом воздействия внешних факторов. В работе представлено описание математической модели электропривода топливного насоса, контуры управления топливного регулятора двигателя, также описание аппаратной части. В исследовании рассмотрены бездатчиковые способы оценки скорости и угла поворота ротора электропривода топливного насоса с использованием вращающейся системы координат в осях d, q и 6-шаговой коммутацией с определением частоты вращения путем измерения частоты противо-ЭДС в свободной фазе электрического двигателя. Описана бездатчиковая система векторного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами с применением пространственно-векторной широтно-импульсной модуляцией. В реализации наблюдателя скорости предлагается использовать внутренние сигналы системы управления, которые имеют зависимость от ошибки ориентирования, для реализации запуска МГТД с малых оборотов без использования датчиков скорости и положения ротора. Приведены результаты разработанной системы управления подачи топлива малоразмерного газотурбинного двигателя, отражающие высокую эффективность и адаптивность. Проведены эксперименты подтверждающие, что предложенная система способна значительно повысить эффективность работы МГТД за счет отсутствия перепуска топлива и оптимизации работы электропривода топливного насоса. 

Ключевые слова:

малоразмерный газотурбинный двигатель, система автоматического управления, контуры управления МГТД, программное обеспечение, синхронный двигатель с постоянными магнитами; электропривод, векторная система управления, бездатчиковое управление

Библиографический список

1. Корнилов В.А., Молодяков Д.С., Синявская Ю.А. Система управления мультикоптером // Труды МАИ. 2012. № 62. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=35543
2. Виноградов С.С. Синтез нечёткого навигационного регулятора для малоразмерного вертолёта «Раптор» // Труды МАИ. 2012. № 73. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=48562
3. Гуревич О.С., Гулиенко А.И. Системы газотурбинного двигателя для «электрического» самолета // Климовские чтения – 2017. Перспективные направления развития авиадвигателестроения (Санкт-Петербург, 20 октября 2017): cборник статей. - Санкт-Петербург: Скифия-принт, 2017. С. 214–223.
4. Системы автоматического управления авиационными ГТД: Энциклопедический справочник / Под ред. О.С. Гуревича. - М.: Торус Пресс, 2011. 208 с.
5. Анучин А.С. Системы управления электроприводов. - М.: Издательский дом МЭИ, 2015. – 320 с.
6. Башарин А.В., Новиков В.А., Соколовский Г.Г. Управление электроприводами. Л.: Энергоиздат, 1982. – 392 с.
7. Фролов В.Я., Жилиготов Р.И. Разработка системы бездатчикового векторного управления синхронным двигателем с постоянными магнитами в Matlab Simulink // Записки горного института. 2018. Т. 229, С. 92-98. DOI: 10.25515/PMI.2018.1.92
8. Фролов В.Я., Жилиготов Р.И. Применение скользящих режимов в наблюдателях состояния синхронных двигателей с постоянными магнитами // Мехатроника, автоматика и робототехника. 2018. № 2. С. 80-81.
9. Браславский И.Я., Зюзев А.М., Нестеров К.Е. Асинхронный тиристорный электропривод с бездатчиковым измерителем скорости // Электромашиностроение и электрооборудование. 2006. № 66. С. 35-36.
10. Петроченков А.Б., Франк Т., Ромодин А.В., Кычкин А.В. Полунатурное моделирование активно-адаптивной электрической сети // Электротехника. 2013. № 11. С. 60-63.
11. Герман-Галкин С.Д. Компьютерное моделирование полупроводниковых систем в MATLAB 6.0. - СПб.: Изд-во «Корона», 2001. – 320 с.
12. Жилиготов Р.И., Фролов В.Я. Векторное управление синхронным двигателем с постоянными магнитами на базе микроконтроллера texas instruments с2000 // Международная научно-техническая конференция «Инновации и перспективы развития горного машиностроения и электромеханики - IPDME-2017» (Санкт-Петербург, 23–24 марта 2017): сборник трудов. - Санкт-Петербург: Санкт-Петербургский горный университет, 2017. С. 144-147.
13. Дадекнов Д.А., Солодкий Е.М., Шачков А.М. Бездатчиковое векторное управление вентильным двигателем с коррекцией ошибки вычисления электрического угла // Фундаментальные исследования. 2016. № 11 (3). С. 505-509.
14. Cristian Busca. Open loop low speed control for PMSM in high dynamic application. Aalborg, Denmark: Aalborg universitet, 2010.
15. Корельский Д.В., Потапенко Е.М., Васильева Е.В. Обзор современных методов управления синхронными двигателями с постоянными магнитами // Радiоелектронiка. Iнформатика. Управлiння. 2001. С. 155–159.
16. Осин И.Л. Синхронные электрические двигатели малой мощности. – М.: Издательский дом МЭИ, 2006. – 216 с.
17. Бобцов А.А. Алгоритм управления по выходу с компенсацией гармонического возмущения со смещением // Автоматика и телемеханика. 2008. № 8. С. 25-32.
18. Гольберг Ф.Д., Гуревич О.С., Петухов А.А. Математическая модель двигателя в САУ ГТД для повышения надежности и качества управления // Труды МАИ. 2012. № 58. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=33278
19. Кузьмичев В.С., Крупенич И.Н., Рыбаков В.Н. и др. Формирование виртуальной модели рабочего процесса газотурбинного двигателя в САЕ-системе "АСТРА" // Труды МАИ. 2013. № 67. URL: https://trudymai.ru/published.php?ID=41518
20. Жуматаева Ж.Е. Исследование робастной устойчивости системы управления летательным аппаратом // Труды МАИ. 2012. № 53. URL: http://trudymai.ru/published.php?ID=29614

Скачать статью