[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

RU2532090C2 - Adaptive control system of oil air cooling unit - Google Patents

Adaptive control system of oil air cooling unit Download PDF

Info

Publication number
RU2532090C2
RU2532090C2 RU2013108141/06A RU2013108141A RU2532090C2 RU 2532090 C2 RU2532090 C2 RU 2532090C2 RU 2013108141/06 A RU2013108141/06 A RU 2013108141/06A RU 2013108141 A RU2013108141 A RU 2013108141A RU 2532090 C2 RU2532090 C2 RU 2532090C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
oil
proportional
output
temperature sensor
air
Prior art date
Application number
RU2013108141/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013108141A (en
Inventor
Александр Владимирович Стариков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет
Priority to RU2013108141/06A priority Critical patent/RU2532090C2/en
Publication of RU2013108141A publication Critical patent/RU2013108141A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2532090C2 publication Critical patent/RU2532090C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Temperature (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: heating.
SUBSTANCE: invention relates to air cooling units and can be used for oil cooling of gas pumping units. An adaptive control system of an oil air cooling unit includes temperature setting unit 1, proportional-integral controller 2, multiplier unit 3, frequency converter 4, asynchronous motor 5, fan 6, heat exchanger 7, oil temperature sensor 8, forcing unit 9, air temperature sensor 10, and proportional link 11.
EFFECT: proposed adaptive control system of an oil air cooling unit allows providing operation without any readjustment of controllers.
4 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам воздушного охлаждения (АВО) и в частности может использоваться для охлаждения масла газоперекачивающих агрегатов.The invention relates to air cooling apparatuses (ABOs) and, in particular, can be used to cool gas pumping units.

Наиболее близкой по технической сущности является система управления аппаратом воздушного охлаждения масла (см. Россеев Н.Н. Создание энергоэффективной системы автоматического управления аппаратами воздушного охлаждения масла на основе частотно-регулируемого электропривода // Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. - Самара: Самарский государственный технический университет, 2006, с.60-72), содержащая блок задания температуры, пропорционально-интегрально-дифференциальный регулятор, частотный преобразователь, асинхронный двигатель, вентилятор, теплообменник и датчик температуры.The closest in technical essence is the control system of the apparatus for air cooling of oil (see. Rosseyev N.N. Creation of an energy-efficient system for automatic control of apparatus for air cooling of oil based on a frequency-controlled electric drive // The dissertation for the degree of candidate of technical sciences. - Samara: Samara State Technical University, 2006, pp. 60-72), containing a temperature setting unit, proportional-integral-differential controller, frequency converter , induction motor, fan, heat exchanger and temperature sensor.

Недостаток наиболее близкой по технической сущности системы управления аппаратом воздушного охлаждения масла заключается в том, что при изменении температуры охлаждающего воздуха в широких пределах она требует перенастройки регуляторов.The disadvantage of the closest in technical essence to the control system of the oil air cooling apparatus is that when the temperature of the cooling air changes over a wide range, it requires reconfiguration of the regulators.

Сущность изобретения состоит в том, что адаптивная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла, содержащая блок задания температуры, пропорционально-интегральный регулятор, частотный преобразователь, асинхронный двигатель, вентилятор, теплообменник и датчик температуры масла, причем выход блока задания температуры соединен с первым входом пропорционально-интегрального регулятора, выход частотного преобразователя соединен с асинхронным двигателем, кинематически связанным с вентилятором, вентилятор воздействует потоком воздуха на теплообменник, оснащенный датчиком температуры масла, дополнительно снабжена блоком форсирования, датчиком температуры воздуха, пропорциональным звеном и блоком умножения, причем выход датчика температуры масла соединен с входом блока форсирования, выход которого соединен с вторым входом пропорционально-интегрального регулятора, выход датчика температуры воздуха соединен с входом пропорционального звена, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход пропорционально-интегрального регулятора соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с входом частотного преобразователя.The essence of the invention lies in the fact that the adaptive control system of the air-cooled oil cooler, comprising a temperature setting unit, a proportional-integral controller, a frequency converter, an induction motor, a fan, a heat exchanger and an oil temperature sensor, the output of the temperature setting unit being connected to the first input in proportion integral controller, the output of the frequency converter is connected to an asynchronous motor kinematically connected to the fan, the fan is affected by the flow ohm of air to a heat exchanger equipped with an oil temperature sensor is additionally equipped with a forcing unit, an air temperature sensor, a proportional link and a multiplication unit, the output of the oil temperature sensor being connected to the forcing unit input, the output of which is connected to the second input of the proportional-integral controller, the temperature sensor output air is connected to the input of the proportional link, the output of which is connected to the first input of the multiplication unit, the output of the proportional-integral controller is connected with the second input of the multiplication unit, the output of which is connected to the input of the frequency converter.

Существенные отличия находят свое выражение в новой совокупности связей между элементами устройства. Указанная совокупность связей позволяет обеспечить работу системы управления аппаратом воздушного охлаждения масла без перенастройки регуляторов.Significant differences are expressed in a new set of connections between the elements of the device. The specified set of connections allows you to ensure the operation of the control system of the apparatus for air cooling of oil without reconfiguring the regulators.

На фиг.1 приведена функциональная схема адаптивной системы управления аппаратом воздушного охлаждения масла; на фиг.2 - структурная схема адаптивной системы управления аппаратом воздушного охлаждения масла, на фиг.3 - расчетная модель адаптивной системы управления аппаратом воздушного охлаждения масла; на фиг.4 - переходные процессы по управляющему воздействию.Figure 1 shows a functional diagram of an adaptive control system of an apparatus for air cooling of oil; figure 2 is a structural diagram of an adaptive control system of an apparatus for air cooling of oil, figure 3 is a calculation model of an adaptive control system of an apparatus for air cooling of oil; figure 4 - transient control action.

Адаптивная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла (фиг.1) содержит блок 1 задания температуры, пропорционально-интегральный регулятор 2, блок 3 умножения, частотный преобразователь 4, асинхронный двигатель 5, вентилятор 6, теплообменник 7, датчик 8 температуры масла, блок 9 форсирования, датчик 10 температуры воздуха, пропорциональное звено 11.The adaptive control system of the oil air cooling apparatus (Fig. 1) contains a temperature setting unit 1, a proportional-integral controller 2, a multiplication unit 3, a frequency converter 4, an induction motor 5, a fan 6, a heat exchanger 7, an oil temperature sensor 8, a boost unit 9 , air temperature sensor 10, proportional link 11.

Выход блока 1 задания температуры соединен с первым входом пропорционально-интегрального регулятора 2. Выход частотного преобразователя 4 соединен с асинхронным двигателем 5, кинематически связанным с вентилятором 6. Вентилятор 6 воздействует потоком воздуха на теплообменник 7, оснащенный датчиком 8 температуры масла. Выход датчика 8 температуры масла соединен с входом блока 9 форсирования, выход которого соединен с вторым входом пропорционально-интегрального регулятора 2. Выход датчика 10 температуры воздуха соединен с входом пропорционального звена 11, выход которого соединен с первым входом блока 3 умножения. Выход пропорционально-интегрального регулятора 2 соединен с вторым входом блока 3 умножения, выход которого соединен с входом частотного преобразователя 4.The output of the temperature setting unit 1 is connected to the first input of the proportional-integral controller 2. The output of the frequency converter 4 is connected to an asynchronous motor 5 kinematically connected to the fan 6. The fan 6 acts by the air flow on the heat exchanger 7, equipped with an oil temperature sensor 8. The output of the oil temperature sensor 8 is connected to the input of the boosting unit 9, the output of which is connected to the second input of the proportional-integral controller 2. The output of the air temperature sensor 10 is connected to the input of the proportional link 11, the output of which is connected to the first input of the multiplication unit 3. The output of the proportional-integral controller 2 is connected to the second input of the multiplication unit 3, the output of which is connected to the input of the frequency converter 4.

Блок 1 задания параметров, пропорционально-интегральный регулятор 2, блок 3 умножения, частотный преобразователь 4, блок 9 форсирования и пропорциональное звено 11 могут быть реализованы, например, на частотном преобразователе MICROMASTER 430 фирмы Siemens с помощью его внутренних функциональных возможностей и BICO-технологии программирования. В частности, параметром P2200 может быть разрешено использование, например, технологического регулятора. Параметрами P2201 и P2253 формируется фиксированное задание регулятору, параметром P2264 - источник обратной связи для технологического регулятора, например, первый аналоговый вход. Параметром P2280 задается коэффициент усиления, а параметром P2285 - постоянная времени пропорционально-интегрального регулятора 2. Параметром P2263 выбирается тип технологического регулятора, позволяющий применение блока 9 форсирования в цепи обратной связи, параметром P2271 - тип обратной связи. Параметр P2274 определяет величину постоянной времени блока 9 форсирования. Параметрами P2800 и Р2802 разрешается применение блока 3 умножения. Пропорциональное звено 11 может быть реализовано, например, масштабированием второго аналогового входа, через который заводится, например, сигнал с датчика 10 температуры воздуха. Масштабирование производится посредством параметров P0757-P0760. Следует отметить, что блок 1 задания параметров, пропорционально-интегральный регулятор 2, блок 3 умножения, блок 8 форсирования и пропорциональное звено 11, могут быть реализованы также программно на микропроцессорном контроллере. В качестве асинхронного двигателя 4 может быть взят, например, двигатель 4А132М8У3, применяемый в аппаратах воздушного охлаждения масла. Вентилятор 5 представляет собой, например, рабочее колесо ГАЦ-12,4-6, закрепленное на валу асинхронного двигателя 4. Теплообменник 6, может быть реализован, например, аналогично теплообменнику венгерского производства типа 06-10. В качестве датчиков 8 и 10 температуры масла и воздуха, например, могут быть использованы датчики КОРУНД-ТМ-01-2. Датчик 8 температуры масла устанавливается на выходе теплообменника, а датчик 10 температуры воздуха - на входе воздухозаборника АВО.Parameter block 1, proportional-integral controller 2, multiplication block 3, frequency converter 4, forcing block 9 and proportional link 11 can be implemented, for example, on the MICROMASTER 430 frequency converter from Siemens using its internal functionality and BICO programming technology . In particular, using parameter P2200, the use of, for example, a process controller can be enabled. Parameters P2201 and P2253 form a fixed task for the controller, parameter P2264 - a feedback source for the technological controller, for example, the first analog input. Parameter P2280 sets the gain, and parameter P2285 sets the time constant of the proportional-integral controller 2. Parameter P2263 selects the type of technological controller that allows the use of boost unit 9 in the feedback circuit, and parameter P2271 sets the type of feedback. Parameter P2274 determines the value of the time constant of the boost unit 9. Parameters P2800 and P2802 enable the use of multiplication block 3. The proportional link 11 can be realized, for example, by scaling the second analog input, through which, for example, the signal from the air temperature sensor 10 is brought in. Scaling is done using parameters P0757-P0760. It should be noted that the parameter setting unit 1, the proportional-integral controller 2, the multiplication unit 3, the forcing unit 8 and the proportional link 11 can also be implemented in software on a microprocessor controller. As an asynchronous motor 4 can be taken, for example, the motor 4A132M8U3, used in air-cooled oil coolers. The fan 5 is, for example, a GAC-12,4-6 impeller mounted on the shaft of an asynchronous motor 4. The heat exchanger 6 can be implemented, for example, similarly to a Hungarian type 06-10 heat exchanger. As sensors 8 and 10, the temperature of the oil and air, for example, can be used sensors KORUND-TM-01-2. An oil temperature sensor 8 is installed at the outlet of the heat exchanger, and an air temperature sensor 10 is installed at the inlet of the ABO air intake.

Адаптивная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла работает следующим образом. В соответствии с величиной задающего сигнала, поступающего с выхода блока 1 задания температуры, и сигнала с датчика 8 температуры масла блок 9 форсирования в совокупности с пропорционально-интегральным регулятором 2 формируют сигнал на втором входе блока 3 умножения. Одновременно сигнал с датчика 10 температуры воздуха, пройдя через пропорциональное звено 11, поступает на первый вход блока 3 умножения. Результирующий сигнал, полученный на выходе блока 3 умножения, поступает на вход частотного преобразователя 4. Частотный преобразователь 4 преобразует этот сигнал в напряжение определенной амплитуды и частоты на статорных обмотках асинхронного двигателя 5. При этом вал асинхронного двигателя 5 начинает вращаться и приводит в движение вентилятор 6, который воздействует на теплообменник 7 потоком охлаждающего воздуха. Изменение скорости вращения асинхронного двигателя 5 и, следовательно, вентилятора 6 продолжается до тех пор, пока величина сигнала с блока 9 форсирования не сравняется с величиной сигнала на выходе блока 1 задания. В результате температура масла на выходе теплообменника 7 стабилизируется на заданном уровне и наблюдается тепловой баланс между потоком воздуха и потоком масла в теплообменнике при требуемой величине температуры.The adaptive control system of the air oil cooler operates as follows. In accordance with the magnitude of the driving signal coming from the output of the temperature setting unit 1 and the signal from the oil temperature sensor 8, the forcing unit 9, together with the proportional-integral controller 2, form a signal at the second input of the multiplication unit 3. At the same time, the signal from the air temperature sensor 10, passing through the proportional link 11, is fed to the first input of the multiplication unit 3. The resulting signal received at the output of the multiplication unit 3 is fed to the input of the frequency converter 4. The frequency converter 4 converts this signal to a voltage of a certain amplitude and frequency on the stator windings of the induction motor 5. In this case, the shaft of the asynchronous motor 5 starts to rotate and drives the fan 6 , which acts on the heat exchanger 7 by the flow of cooling air. The change in the rotation speed of the induction motor 5 and, therefore, of the fan 6 continues until the signal value from the forcing unit 9 is equal to the signal value at the output of the task unit 1. As a result, the temperature of the oil at the outlet of the heat exchanger 7 is stabilized at a predetermined level and there is a thermal balance between the air flow and the oil flow in the heat exchanger at the required temperature.

Пропорционально-интегральный регулятор 2 предназначен для компенсации наибольшей инерционности теплообменника 7 и всех помех, охваченных датчиком 8 температуры масла. Блок 9 форсирования выполняет функцию компенсации инерционности датчика 8 температуры масла. Датчик 10 температуры воздуха, пропорциональное звено 11 и блок 3 умножения предназначены для адаптации выходного сигнала пропорционально-интегрального регулятора 2 при изменении температуры охлаждающего воздуха. Корректный выбор параметров настройки пропорционально-интегрального регулятора 2 и коэффициента передачи пропорционального звена 11 обеспечивает устойчивый режим работы системы управления и требуемую точность поддержания температуры масла на выходе аппарата воздушного охлаждения при любой температуре окружающего воздуха.The proportional-integral controller 2 is designed to compensate for the greatest inertia of the heat exchanger 7 and all the interference covered by the oil temperature sensor 8. The forcing unit 9 performs the function of compensating for the inertia of the oil temperature sensor 8. The air temperature sensor 10, the proportional link 11 and the multiplication unit 3 are designed to adapt the output signal of the proportional-integral controller 2 when the temperature of the cooling air changes. The correct choice of the settings of the proportional-integral controller 2 and the gear ratio of the proportional link 11 provides a stable mode of operation of the control system and the required accuracy of maintaining the oil temperature at the outlet of the air cooling apparatus at any ambient temperature.

Для подтверждения последнего утверждения рассмотрим структурную схему предлагаемой адаптивной системы управления аппарата воздушного охлаждения масла (фиг.2). Она содержит пропорционально-интегральный регулятор с передаточной функциейTo confirm the last statement, we consider the structural diagram of the proposed adaptive control system of the apparatus for air cooling of oil (figure 2). It contains a proportional-integral regulator with a transfer function

W П И ( p ) = ( k п + 1 T и p ) = k п T и p + 1 T и p , ( 1 )

Figure 00000001
W P AND ( p ) = - ( k P + one T and p ) = - k P T and p + one T and p , ( one )
Figure 00000001

где kп и Tи - коэффициент передачи и постоянная времени пропорционально-интегрального регулятора соответственно.where k p and T and are the transmission coefficient and time constant of the proportional-integral controller, respectively.

Знак минус в передаточной функции регулятора учитывает, что увеличение его сигнала приводит к уменьшению выходной величины. Датчики температуры масла и воздуха представлены передаточными функциямиThe minus sign in the transfer function of the controller takes into account that an increase in its signal leads to a decrease in the output value. Oil and air temperature sensors represented by transfer functions

W д Т м ( p ) = k д Т м T д Т м p + 1 ; ( 2 )

Figure 00000002
W d T m ( p ) = k d T m T d T m p + one ; ( 2 )
Figure 00000002

W д Т в ( p ) = k д Т в T д Т в p + 1 , ( 3 )

Figure 00000003
W d T at ( p ) = k d T at T d T at p + one , ( 3 )
Figure 00000003

где kдТм и TдТм - коэффициент передачи и постоянная времени датчика температуры масла; kдТв и TдТв - коэффициент передачи и постоянная времени датчика температуры воздуха.where k dTm and T dTm - transmission coefficient and time constant of the oil temperature sensor; k dTv and T dTv - transmission coefficient and time constant of the air temperature sensor.

Передаточная функция блока форсирования имеет вид:The transfer function of the boost unit has the form:

W ф ( p ) = T ф p + 1, ( 4 )

Figure 00000004
W f ( p ) = T f p + one, ( four )
Figure 00000004

где постоянная времени выбирается равнойwhere the time constant is chosen equal to

T ф = T д Т м . ( 5 )

Figure 00000005
T f = T d T m . ( 5 )
Figure 00000005

На структурной схеме также изображена передаточная функция процесса теплообмена по отношению к управляющему воздействию - объемному расходу воздуха Gв(p)The structural diagram also shows the transfer function of the heat transfer process with respect to the control action - the volumetric air flow G in (p)

W у ( p ) = T м ( p ) G в ( p ) = k G a 0 p 2 + a 1 p + 1 , ( 6 )

Figure 00000006
W at ( p ) = T m ( p ) G at ( p ) = - k G a 0 p 2 + a one p + one , ( 6 )
Figure 00000006

гдеWhere

a 0 = m м C м m т р C т р ( G м ρ м C м + α м F в н ) ( α м F в н + α в F н а р α в 2 F н а р 2 G в 0 ρ в C в + α в F н а р ) α в 2 F в н 2

Figure 00000007
; a 0 = m m C m m t R C t R ( G m ρ m C m + α m F at n ) ( α m F at n + α at F n but R - α at 2 F n but R 2 G at 0 ρ at C at + α at F n but R ) - α at 2 F at n 2
Figure 00000007
;

a 0 = m м C м ( α м F в н + α в F н а р α в 2 F н а р 2 G в 0 ρ в C в + α в F н а р ) + m т р C т р ( G м ρ м C м + α м F в н ) ( G м ρ м C м + α м F в н ) ( α м F в н + α в F н а р α в 2 F н а р 2 G в 0 ρ в C в + α в F н а р ) α в 2 F в н 2

Figure 00000008
; a 0 = m m C m ( α m F at n + α at F n but R - α at 2 F n but R 2 G at 0 ρ at C at + α at F n but R ) + m t R C t R ( G m ρ m C m + α m F at n ) ( G m ρ m C m + α m F at n ) ( α m F at n + α at F n but R - α at 2 F n but R 2 G at 0 ρ at C at + α at F n but R ) - α at 2 F at n 2
Figure 00000008
;

k G = α м F в н α в F н а р ρ в C в ( T в 0 T в . в х 0 ) ( G в 0 ρ в C в + α в F н а р ) [ ( G м ρ м C м + α м F в н ) ( α м F в н + α в F н а р α в 2 F н а р 2 G в 0 ρ в C в + α в F н а р ) α в 2 F в н 2 ]

Figure 00000009
k G = α m F at n α at F n but R ρ at C at ( T at 0 - T at . at x 0 ) ( G at 0 ρ at C at + α at F n but R ) [ ( G m ρ m C m + α m F at n ) ( α m F at n + α at F n but R - α at 2 F n but R 2 G at 0 ρ at C at + α at F n but R ) - - α at 2 F at n 2 ]
Figure 00000009

Gм и Gв - объемные расходы масла и воздуха; ρв и ρм - плотности воздуха и масла; mм и mв - массы масла и трубки теплообменника; Cм, Cв и Cтр - удельные теплоемкости воздуха, масла и материла трубки теплообменника соответственно; αм и αв - коэффициенты конвективного теплообмена от стенки трубки к воздуху и от масла к стенке трубки соответственно; Fвн и Fнар - внутренняя и наружная площади теплообмена; Tм и Tв - средние значения температур масла и воздуха на выходе аппарата воздушного охлаждения; Tв.вх - среднее значение температуры воздуха на входе аппарата воздушного охлаждения;G m and G in - volumetric flow rates of oil and air; ρ in and ρ m - the density of air and oil; m m and m in - the mass of oil and heat exchanger tubes; C m , C in and C Tr - specific heat of air, oil and tube material of the heat exchanger, respectively; α m and α in - convective heat transfer coefficients from the tube wall to the air and from oil to the tube wall, respectively; F VN and F NAR - internal and external heat transfer area; T m and T in - average temperatures of oil and air at the outlet of the air-cooling apparatus; T in.in - the average value of the air temperature at the inlet of the air cooling apparatus;

Gв0, Tв0 и Tв.вх0 - начальные условия.G in0 , T in0 and T in.in0 are the initial conditions.

Анализ корней знаменателя (6) показывает, что эту передаточную функцию можно записать в виде двойного апериодического звенаAn analysis of the roots of the denominator (6) shows that this transfer function can be written as a double aperiodic link

W у ( p ) = T м ( p ) G в ( p ) = k G ( T 11 p + 1 ) ( T 22 p + 1 ) , ( 7 )

Figure 00000010
W at ( p ) = T m ( p ) G at ( p ) = - k G ( T eleven p + one ) ( T 22 p + one ) , ( 7 )
Figure 00000010

где T 11 = 2 a 0 a 1 + a 1 2 4 a 0

Figure 00000011
, T 22 = 2 a 0 a 1 a 1 2 4 a 0
Figure 00000012
, причем будем считать, что T22≥T11.Where T eleven = 2 a 0 a one + a one 2 - four a 0
Figure 00000011
, T 22 = 2 a 0 a one - a one 2 - four a 0
Figure 00000012
, and we assume that T 22 ≥T 11 .

Передаточная функция вентилятора совместно с воздуховодом представлена апериодическим звеномThe transfer function of the fan together with the duct is represented by an aperiodic link

W V ( p ) = k ( T V p + 1 ) ( 8 )

Figure 00000013
W V ( p ) = k ( T V p + one ) ( 8 )
Figure 00000013

с переменными коэффициентом передачи k V = ( 2 c ω 00 + b G в 0 ) 2 a G в 0 + b ω 00

Figure 00000014
и постоянной времени T V = ρ в l в ( 2 a G в 0 + b ω 00 ) S в
Figure 00000015
, где a, b и c - коэффициенты аэродинамической характеристики вентилятора; lв и Sв - длина и площадь поперечного сечения воздуховода; ω00 - начальное значение скорости вращения вентилятора.with variable gear ratio k V = - ( 2 c ω 00 + b G at 0 ) 2 a G at 0 + b ω 00
Figure 00000014
and time constant T V = - ρ at l at ( 2 a G at 0 + b ω 00 ) S at
Figure 00000015
where a , b and c are the aerodynamic characteristics of the fan; l in and S in - the length and cross-sectional area of the duct; ω 00 - the initial value of the fan speed.

Передаточная функция асинхронного двигателя представлена динамическим звеном второго порядкаThe transfer function of an induction motor is represented by a second-order dynamic link

W д у ( p ) = k д у a 00 p 2 + a 10 p + 1 , ( 9 )

Figure 00000016
W d at ( p ) = k d at a 00 p 2 + a 10 p + one , ( 9 )
Figure 00000016

где величины коэффициентов a 00 и a 10 зависят от параметров схемы замещения двигателя, частоты питающего напряжения и закона регулирования амплитуды напряжения в функции частоты.where the values of the coefficients a 00 and a 10 depend on the parameters of the motor equivalent circuit, the frequency of the supply voltage and the law of regulation of the voltage amplitude as a function of frequency.

Частотный преобразователь на структурной схеме представлен безынерционным звеном с коэффициентом передачи kсп, поскольку его инерционностью по сравнению с инерционностью теплообменника можно пренебречь.The frequency converter in the structural diagram is represented by an inertia-free link with a transmission coefficient k cn , since its inertia in comparison with the inertia of the heat exchanger can be neglected.

Параметры настройки пропорционально-интегрального регулятора выбираются таким образом, чтобы выполнялось равенствоThe settings of the proportional-integral controller are selected so that the equality

k п T и = T 22 . ( 10 )

Figure 00000017
k P T and = T 22 . ( 10 )
Figure 00000017

Формула (10) имеет две степени свободы. Поэтому, задаваясь величиной постоянной времени Tи, например, из соотношения:Formula (10) has two degrees of freedom. Therefore, setting the value of the time constant T and , for example, from the relation:

T и = 1,5 T 11 k с п k д у k V k G k д Т , ( 11 )

Figure 00000018
T and = 1,5 T eleven k from P k d at k V k G k d T , ( eleven )
Figure 00000018

можно найти требуемое значение kп:you can find the desired value of k p :

k п = T 22 T и . ( 12 )

Figure 00000019
k P = T 22 T and . ( 12 )
Figure 00000019

Коэффициент передачи пропорционального звена ka выбирается исходя из величины коэффициента передачи датчика температуры воздуха и диапазона изменения температур охлаждающего воздуха.The transmission coefficient of the proportional link k a is selected based on the transmission coefficient of the air temperature sensor and the range of temperature changes of the cooling air.

В соответствии с выражениями (1)-(12) посчитаны передаточные функции всех элементов адаптивной системы управления АВО масла с асинхронным двигателем 4А132М8У3, рабочим колесом вентилятора ГАЦ-12,4-6, при параметрах теплообменника: Gм=0,0166 м3/с; ρм=843 кг/м3; Cм=1670 Дж/кгК; Cтр=460 Дж/кгК; Cв=1005 Дж/кгК; mм=434 кг; mтр=1544 кг; αм=286 Вт/м2К; Fвн=144 м2; Fнар=1135 м2. Передаточные функции найдены для двух режимов.In accordance with expressions (1) - (12), the transfer functions of all elements of the adaptive oil ABO control system with an 4A132M8U3 induction motor, GAC-12.4-6 fan impeller were calculated, with heat exchanger parameters: G m = 0.0166 m 3 / from; ρ m = 843 kg / m 3 ; C m = 1670 J / kgK; C mp = 460 J / kgK; C in = 1005 J / kgK; m m = 434 kg; m tr = 1544 kg; α m = 286 W / m 2 K; F int = 144 m 2 ; F nar = 1135 m 2 . Transfer functions found for two modes.

В первом режиме приняты начальные условия Gв0=0,54 м3/с; Tв.вх0=-30°C; Tв0=9,089°C; αв=0,504 Вт/м2К; ρв=1,452 кг/м3. При этом передаточные функции элементов системы управления принимают следующие численные значения:In the first mode, the initial conditions are taken G в0 = 0.54 m 3 / s; T in.in0 = -30 ° C; 0O T = 9,089 ° C; α in = 0.504 W / m 2 K; ρ in = 1,452 kg / m 3 . In this case, the transfer functions of the elements of the control system take the following numerical values:

W у 1 ( p ) = 1,0043 412,1345 p 2 + 67,2848 p + 1

Figure 00000020
; W at one ( p ) = - 1,0043 412.1345 p 2 + 67.2848 p + one
Figure 00000020
;

W д у 1 ( p ) = 1,57 0,1101 p 2 + 0,5939 p + 1

Figure 00000021
; W V 1 ( p ) = 0,4042 ( 1,202 p + 1 )
Figure 00000022
. W d at one ( p ) = 1,57 0.1101 p 2 + 0.5939 p + one
Figure 00000021
; W V one ( p ) = 0.4042 ( 1,202 p + one )
Figure 00000022
.

Во втором режиме приняты начальные условия: Gв0=27,2 м2/с; Tв.вх0=40°C; Tв0=45,923°C; αв=23 Вт/м2К; ρв=1,118 кг/м3. При этом передаточные функции элементов системы управления принимают следующие численные значения:In the second mode, the initial conditions are accepted: G в0 = 27.2 m 2 / s; T in.in0 = 40 ° C; 0O T = 45,923 ° C; α in = 23 W / m 2 K; ρ in = 1,118 kg / m 3 . In this case, the transfer functions of the elements of the control system take the following numerical values:

W у 2 ( p ) = 0,0675 216,682 p 2 + 40,7052 p + 1

Figure 00000023
; W at 2 ( p ) = - 0.0675 216,682 p 2 + 40.7052 p + one
Figure 00000023
;

W д у 2 ( p ) = 1,557 0,0024 p 2 + 0,0755 p + 1

Figure 00000024
; W V 2 ( p ) = 0,4042 ( 0,024 p + 1 )
Figure 00000025
. W d at 2 ( p ) = 1,557 0.0024 p 2 + 0,0755 p + one
Figure 00000024
; W V 2 ( p ) = 0.4042 ( 0.024 p + one )
Figure 00000025
.

Коэффициент передачи частотного преобразователя принципиально равен kсп=1. Датчики температуры характеризуется постоянными времени TдТм=TдТв=40 с. Поскольку задающий сигнал в системе управления формируется в тех же величинах, что и выходная величина, то коэффициент передачи датчика температуры масла kдТв=1.The transmission coefficient of the frequency Converter is fundamentally equal to k SP = 1. Temperature sensors are characterized by time constants T dTm = T dTv = 40 s. Since the driving signal in the control system is formed in the same quantities as the output quantity, the transmission coefficient of the oil temperature sensor k dTv = 1.

Параметры регуляторов рассчитываются для второго режима: Tи=6,52 с; kп=9,28; Tф=40 с. Коэффициент передачи пропорционального звена (фактически коэффициент адаптации) принят равным ka=0,1.The parameters of the regulators are calculated for the second mode: T and = 6.52 s; k p = 9.28; T f = 40 s. The transmission coefficient of the proportional link (in fact, the adaptation coefficient) is taken equal to k a = 0.1.

В соответствии с полученными передаточными функциями в программной среде «Matlab Simulink» разработана расчетная модель адаптивной системы управления АВО масла (фиг.3). Расчетная модель позволяет провести исследование адаптивной системы управления АВО масла по отношению к управляющему воздействию Tз с учетом вариации параметров объекта управления. При настройках регуляторов, выбранных для режима Tв.вх=-30°С, Gв0=0,54 м2/с, одновременно моделирование ведется для противоположного случая с начальными условиями Tв.вх=40°C, Gв0=27,2 м2/с. Отсутствие на расчетной схеме инерционности датчика температуры воздуха объясняется тем, что к моменту изменения задающего воздействия выходной сигнал датчика имеет уже установившееся значение.In accordance with the obtained transfer functions in the software environment "Matlab Simulink" developed a calculation model of the adaptive control system ABO oil (figure 3). The calculation model allows the study of the adaptive control system of the oil cooler in relation to the control action T s , taking into account the variation of the parameters of the control object. With the settings of the regulators selected for the mode T in.input = -30 ° C, G in0 = 0.54 m 2 / s, at the same time, modeling is carried out for the opposite case with the initial conditions T in.in = 40 ° C, G в0 = 27 , 2 m 2 / s. The absence of the inertia of the air temperature sensor in the design diagram is explained by the fact that by the time the driving action changes, the sensor output signal has an already established value.

Анализ графиков, приведенных на фиг.4, показывает, что разработанная адаптивная система управления обеспечивает работоспособность АВО масла во всем возможном диапазоне изменения параметров объекта управления. Кривая 1 соответствует начальным условиям Tв.вх=-30°C, Gв0=0,54 м2/с, а кривая 2 - Tв.вх=40°C, Gв0=27,2 м3/с. При этом время переходного процесса варьируется в пределах tпп=86,5÷127 с, несмотря на то, что коэффициент передачи объекта управления изменяется почти в 15 раз.Analysis of the graphs shown in figure 4, shows that the developed adaptive control system ensures the health of the ABO oil in the entire possible range of parameters of the control object. Curve 1 corresponds to the initial conditions T in.input = -30 ° C, G in0 = 0.54 m 2 / s, and curve 2 - T in.input = 40 ° C, G in0 = 27.2 m 3 / s. The time of the transition process varies within t pp = 86.5 ÷ 127 s, despite the fact that the transmission coefficient of the control object changes by almost 15 times.

Таким образом, предлагаемая адаптивная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла позволяет обеспечить работу без перенастройки регуляторов.Thus, the proposed adaptive control system for the oil air cooler allows for operation without reconfiguring the regulators.

Claims (1)

Адаптивная система управления аппаратом воздушного охлаждения масла, содержащая блок задания температуры, пропорционально-интегральный регулятор, частотный преобразователь, асинхронный двигатель, вентилятор, теплообменник и датчик температуры масла, причем выход блока задания температуры соединен с первым входом пропорционально-интегрального регулятора, выход частотного преобразователя соединен с асинхронным двигателем, кинематически связанным с вентилятором, вентилятор воздействует потоком воздуха на теплообменник, оснащенный датчиком температуры масла, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена блоком форсирования, датчиком температуры воздуха, пропорциональным звеном и блоком умножения, причем выход датчика температуры масла соединен с входом блока форсирования, выход которого соединен с вторым входом пропорционально-интегрального регулятора, выход датчика температуры воздуха соединен с входом пропорционального звена, выход которого соединен с первым входом блока умножения, выход пропорционально-интегрального регулятора соединен с вторым входом блока умножения, выход которого соединен с входом частотного преобразователя. An adaptive control system for an oil air cooling apparatus, comprising a temperature setting unit, a proportional-integral controller, a frequency converter, an induction motor, a fan, a heat exchanger and an oil temperature sensor, the output of the temperature setting unit being connected to the first input of the proportional-integral controller, the output of the frequency converter with an asynchronous motor kinematically connected to the fan, the fan acts on the heat exchanger equipped with a stream of air oil temperature sensor, characterized in that it is additionally equipped with a boost unit, an air temperature sensor, a proportional link and a multiplication unit, the output of the oil temperature sensor being connected to the input of the boost unit, the output of which is connected to the second input of the proportional-integral controller, the output of the air temperature sensor connected to the input of the proportional link, the output of which is connected to the first input of the multiplication unit, the output of the proportional-integral controller is connected to the second input m of the multiplication unit, the output of which is connected to the input of the frequency converter.
RU2013108141/06A 2013-02-22 2013-02-22 Adaptive control system of oil air cooling unit RU2532090C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013108141/06A RU2532090C2 (en) 2013-02-22 2013-02-22 Adaptive control system of oil air cooling unit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013108141/06A RU2532090C2 (en) 2013-02-22 2013-02-22 Adaptive control system of oil air cooling unit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013108141A RU2013108141A (en) 2014-08-27
RU2532090C2 true RU2532090C2 (en) 2014-10-27

Family

ID=51456121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013108141/06A RU2532090C2 (en) 2013-02-22 2013-02-22 Adaptive control system of oil air cooling unit

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2532090C2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050150470A1 (en) * 2004-01-08 2005-07-14 Al-Khateeb Osama O.M. Oil cooling system to provide enhanced thermal control for combustion engines
RU2370673C1 (en) * 2008-03-19 2009-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет System to control submerged electrically driven centrifugal pump
RU91605U1 (en) * 2009-10-05 2010-02-20 ООО "Интермодуль" AIR COOLING CONTROL SYSTEM
RU106310U1 (en) * 2011-03-28 2011-07-10 Открытое акционерное общество "Гипрогазцентр" AIR COOLING CONTROL SYSTEM

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050150470A1 (en) * 2004-01-08 2005-07-14 Al-Khateeb Osama O.M. Oil cooling system to provide enhanced thermal control for combustion engines
RU2370673C1 (en) * 2008-03-19 2009-10-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет System to control submerged electrically driven centrifugal pump
RU91605U1 (en) * 2009-10-05 2010-02-20 ООО "Интермодуль" AIR COOLING CONTROL SYSTEM
RU106310U1 (en) * 2011-03-28 2011-07-10 Открытое акционерное общество "Гипрогазцентр" AIR COOLING CONTROL SYSTEM

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013108141A (en) 2014-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100946719B1 (en) Apparatus to control a multi programmable constant air flow with speed controllable brushless motor
CN103376743B (en) A kind of constant air capacity control of motor and air conditioner draught fan system
JP5753228B2 (en) Control method of steady air flow of electric motor
US10066631B2 (en) Direct power control for constant airflow control
MX2013004768A (en) Method for controlling air volume output provided by motor and air-conditioning fan system.
EP1990584A2 (en) Airflow control for variable speed blowers
US11761665B2 (en) Motor controller for electric blowers
CN106768812B (en) Flow parameter adjusting method and device based on wind-tunnel
CN109579240A (en) A kind of air conditioner compressor preheating control method and air conditioner
CN105547704B (en) Aero-engine fuel heating test method and experimental rig
RU2525040C1 (en) System for controlling oil air cooling apparatus
US10425029B1 (en) Motor controller for electric blower motors
RU2532090C2 (en) Adaptive control system of oil air cooling unit
RU2487290C1 (en) Oil air cooling device control system
EP0945623B1 (en) A ventilation system
WO2020146387A1 (en) Control system for electric fluid moving apparatus
WO2013159461A1 (en) Motor and constant air volume control method for air-conditioning fan system
RU91605U1 (en) AIR COOLING CONTROL SYSTEM
RU2498115C1 (en) Turbine unit optimal control system
Starikov et al. Combined Control of the Air-Cooling Unit of Oil
RU2493437C1 (en) Turbine unit control system
CN202709862U (en) Temperature controller of air cooler
CN114137823B (en) PID parameter setting method for multi-stage temperature control in low-temperature area of mechanical refrigerator
US11841022B2 (en) Control system for electric fluid moving apparatus
EP4071365A1 (en) Systems and methods for controlling an electric blower motor in a fluid moving system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20150223