4.6.1. Програмно–пошукова адаптивна система регулювання випередження уприскування палива

Найхарактернішим прикладом комбінованої програмно–пошукової адаптації є адаптивна система регулювання випередження уприскування палива.

Вихідний сигнал регулятора випередження уприскування палива в паливних системах з електронним імпульсним керуванням визначає час затримки t₃ керуючого імпульсу. У загальному випадку оптимальне значення вихідного сигналу регулятора випередження, відповідне оптимальному куту випередження уприскування, залежить від частоти обертання двигуна, тиску наддуву, тривалості, тиску і форми характеристики уприскування. Всі ці параметри, окрім частоти обертання і тривалості уприскування, повинні бути адаптивно керовані. При програмній адаптації, як показано на рис. 4.3, вони так само, як і випередження регулюються у функції частоти обертання, вихідного сигналу регулятора частоти і їх похідних.

Тому їх облік в алгоритмі програмно–адаптивного керування потрібен тільки в тих перехідних процесах двигуна, які протікають швидше, ніж перехідні процеси в інших локальних МПСК. Може йтися, наприклад, про облік в програмі тиску наддуву. Безумовно, також необхідна для оптимізації процесу пуску адаптація у функції теплового стану двигуна. За наявності в системі керування давачів таких параметрів двигуна програмна адаптація забезпечує досягнення необхідної швидкодії при задовільній точності регулювання випередження.

У схемі МПСК випередженням уприскування палива, представленої на рис. 4.11, програмну адаптацію по частоті обертання, вихідному сигналу регулятору частоти і їх похідним здійснює програматор, що входить в структуру задавача випередження (ЗВ).

Рис. 4.11. Схема адаптивно–пошукової МПСК випередженням уприскування палива.

У системі автоматичного регулювання частоти обертання (САРЧ): ЗВ – задавач частоти обертання; РЧ – регулятор частоти обертання; ФРІ – формувач–розподільник керуючих імпульсів; ЕКФ – електрокеровані форсунки; t_кд – положення педалі керування двигуном; n₃ – задана частота обертання; n– дійсна частота обертання; u_ч – вихідний сигнал регулятора частоти; q_ц – циклова подача палива.

У системі автоматичного регулювання випередження уприскування (САРВ): ЗВ – задавач випередження; РВ – регулятор випередження; ГПС – генератор пошукових сигналів; БП – блок пам'яті; БКР – блок контролю режимів; БПР – блок порівняння; КВ – коректор випередження вприскування; – крок пошукового сигналу випередження уприскування.

Ведучою є система автоматичного регулювання частоти обертання – САРЧ. У її склад входить, окрім представлених на рисунку елементів, і власне двигун.

На рис. 4.12 показаний типовий вид залежностей питомої витрати палива g і вихідного сигналу регулятора частоти u від випередження уприскування при постійних режимі роботи двигуна і інших, окрім випередження уприскування, управляючих діях.

Координати кожної з кривих змінні, але їх мінімальні значення у будь–якому випадку доводяться на одне і теж значення кута випередження, оптимальне по витраті палива.

Відповідно до програми задатчик випередження визначає випередження уприскування в перехідних процесах і при виході на сталий режим. Покладемо, що програма адаптації встановила для деякого сталого режиму випередження 8со, якому відповідає крапка 0 на кривій вихідних сигналів.

Після стабілізації режиму роботи двигуна, що виявляється блоком контролю режимів, в блок пам'яті заноситься значення вихідного сигналу регулятора частоти, визначаючого тривалість уприскування при встановленому значенні випередження. Після чого дається команда на пошук екстремуму генератору пошукових сигналів. Він змінює завдання випередження на фіксовану величину (крок пошуку) _в. Допустимо у бік зменшення, до _в1, якому відповідає позиція 1 на кривій вихідних сигналів.

Після стабілізації режиму роботи двигуна з новим випередженням в блоці порівняння відбувається зіставлення нового значення вихідного сигналу регулятора частоти з попереднім, що зберігається в пам'яті. У даному прикладі нове значення виявилося вище початкового, що свідчить про збільшення витрати палива. Тому коректором випередження дається команда задавачу відмінити зроблений крок пошуку, а генератору пошукових сигналів змінити напрям нового кроку. Це виводить систему в позицію 2. Оскільки при цьому вихідний сигнал регулятора стає менше, наступний крок пошуку виробляється в тому ж напрямі. Система опиняється в позиції 3 із збільшеною витратою палива. Блок порівняння встановлює нераціональність цього кроку, і система повертається в позицію 2, в якій, як з'ясувалося, випередження оптимальне. Таким чином, здійснюється пошукова адаптація, що забезпечує мінімум тривалості вприскування і, відповідно, мінімальну витрату палива.

Рис. 4.12. Діаграма пошуку екстремуму в адаптивній МПСК випередженням уприскування палива: g – питома витрата палива; u_ч – вихідний сигнал регулятора частоти обертання; , , і – значення кутів випередження уприскування палива.

На рис. 4.13 подано приклад алгоритму матричного програмного керування уприскуванням, а на рис. 4.14 –алгоритм пошукового керування випередженням за мінімумом вихідного сигналу регулятора частоти.

Перехід з програмного на пошукове адаптивне керування здійснює блок контролю режимів, програмно реалізований в мікроконтролері (рис. 4.15)

Рис. 4.13. Алгоритм матричного програмного керування випередженням уприскування в функції вихідного сигналу регулятора частоти і дійсного періоду повторення циклів

Рис. 4.14. Алгоритм пошукового керування випередженням вприскування за мінімумом вихідного сигналу регулятора частоти

Рис. 4.15. Алгоритм контролю режимів

Блок контролю режимів є одним з програмних блоків диспетчера режимів. Він визначає величини відхилень від середнього значення вихідного сигналу регулятора частоти в декількох послідовних циклах. За відсутності відхилень, що виходять за межі, визначені допустимою нерівномірністю частоти обертання і чутливістю системи до зміни випередження, замість алгоритму програмного керування починає діяти алгоритм пошукового керування. При будь–якому виході відхилення вихідного сигналу регулятора частоти за встановлені межі вступає в дію програмний алгоритм.

Після закінчення процесу пошуку оптимального випередження, про що свідчить, наприклад, поява автоколивань в пошуковій системі поблизу екстремуму, оптимальне значення вихідного сигналу регулятора випередження, фіксується в пам'яті мікроконтролера. Керування випередженням повертається до програмного алгоритму, скоректованому за наслідками пошуку. Аналітична адаптація дозволяє за наслідками пошуку коректувати програми і для режимів, на яких пошук неможливий.

При збереженні або новій появі сигналу блоку контролю режимів про наявність усталеного режиму процедура переходу від програмної до пошукової адаптації виробляється в системі керування іншою керуючою дією двигуна. Таким чином, послідовно виконується цикл пошукової адаптації по всіх управляючих діях двигун Цикли можуть повторюватися безперервно або із заданої за умов роботи двигуна періодичністю.