專利名稱：加快柴油機控制系統(tǒng)動態(tài)響應的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種柴油機領(lǐng)域，具體涉及一種加快柴油機控制系統(tǒng)動態(tài)響應的裝置。
背景技術(shù)：
柴油機控制系統(tǒng)主要有兩種模擬控制系統(tǒng)、數(shù)字控制系統(tǒng)。模擬控制系統(tǒng)以其使用方便、可調(diào)節(jié)性好、可靠性高、價格便宜等特點，得到了廣泛的應用。在傳統(tǒng)柴油機模擬控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)，普遍采用的是經(jīng)典PID控制方式，這種控制方式存在著一定的優(yōu)點，也存在著一定的不足，主要表現(xiàn)在(1)經(jīng)典PID控制方式歷史悠久、應用廣泛、技術(shù)成熟、控制參數(shù)較易整定，基本能夠滿足一般的柴油機控制需求；(2)經(jīng)典PID控制方式也存在著一定的不足，如環(huán)境適應性差、控制靈敏度與調(diào)節(jié)時間、調(diào)節(jié)時間與過沖量、過沖量與穩(wěn)定性等控制指標相互矛盾，特別是當系統(tǒng)工作狀態(tài)發(fā)生突變時，控制系統(tǒng)的超調(diào)量大、響應時間長，動態(tài)調(diào)節(jié)特性不佳；(3)柴油機作為原動力，其工作性質(zhì)決定了柴油機經(jīng)常性地工作在載荷突變狀態(tài)。 這種工況下采用經(jīng)典PID控制方式的柴油機控制系統(tǒng)通常轉(zhuǎn)速過沖量大、穩(wěn)定時間長、柴油機冒黑煙嚴重；(4)從柴油機自身來說，轉(zhuǎn)速過沖量大會增加柴油機零部件的機械應力載荷、降低其有效疲勞壽命；冒黑煙嚴重說明柴油機供油系統(tǒng)調(diào)節(jié)特性粗暴、響應滯后、易污染環(huán)境、 燃燒不充分、燃油消耗量增加、燃燒室易積碳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服上述不足，提供一種能夠有效降低柴油機供油調(diào)節(jié)機構(gòu)的動態(tài)慣性量、提高其加速度，從而加快控制系統(tǒng)動態(tài)調(diào)節(jié)速度的裝置。本發(fā)明的技術(shù)方案一種加快柴油機控制系統(tǒng)動態(tài)響應的裝置，它包括比較器 U3A、運算放大器卬4々』48)、邏輯反向器似？、二進制計數(shù)器(Ul)、第一電阻(Rl)、第二電阻 (R2)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻(R9)、第十電阻(RlO)、第i^一電阻(Rll)、第十二電阻(R12)、第一電容 (Cl)、第二電容(C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)和電源，其特征是U3A的第2管腳通過第九電阻(R9)與U4B的第7管腳連接，U3A 的第2管腳通過第八電阻(R8)、第十電阻(RlO)串聯(lián)后與U4B的第6管腳連接，5V電源串聯(lián)第十一電阻(Rll)后與U3A的第3管腳連接，U3A的第3管腳通過第六電容(C6)與信號地連接，U3A的第1管腳通過第三電阻(舊)與12V電源連接，U3A的第4管腳接地，U3A的第8管腳接12V電源，U4B的第6、7管腳之間設(shè)置有第五電容(( )，5V電源串聯(lián)第十二電阻(R12)后與U4B的第5管腳連接，U4B的第5管腳通過第七電容(C7)接地；U2F的第13 管腳與U3A的第1管腳連接，U2F的第12管腳與U4B的第6管腳之間串接第十電阻(RlO)、U2F的第12管腳與U3A的第2管腳之間串接第八電阻(R8) ；二進制計數(shù)器(Ul)的第1管腳CLK接U2F的第12管腳，二進制計數(shù)器(Ul)的第2管腳CLR接地，二進制計數(shù)器(Ul) 的第4管腳QF與運算放大器(U4A)的第2管腳之間串接第二電阻(R2)；第六電阻(R6)、第二電容(C2)串聯(lián)后與第二電阻(R2)并聯(lián)；第四電阻(R4)、第一電容(Cl)串聯(lián)后與第一電阻(Rl)并聯(lián)，然后串接在控制回路誤差信號TPl與運算放大器(U4A)的第2管腳之間；運算放大器(U4A)的第2管腳通過第三電容(O)與運算放大器(U4A)的第1管腳相連；運算放大器(U4A)的第1管腳通過第五電阻(R5)與控制回路功率驅(qū)動電路的輸入端TP2連接； 第七電阻(R7)、第四電容(C4)串聯(lián)后分別與U4A的第2管腳、功率驅(qū)動電路的輸入端TP2 相連；運算放大器(U4A)的第8管腳接12V電源，第3管腳接5V電源，第4管腳接地。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下有益效果1、通過對傳統(tǒng)的PID控制回路進行優(yōu)化設(shè)計而改善柴油機控制系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)特性，原有執(zhí)行機構(gòu)不需要任何改動，方法簡單、 成本低、易實施；2、在原有PID控制回路中增加一路幅度足夠小、固定頻率的微分控制信號，其實現(xiàn)方法是將4. 7KHz的基準方波信號經(jīng)64分頻后，形成72Hz的固定頻率方波信號，與原有誤差控制信號疊加，并經(jīng)過PID運算后，形成含有諧振分量的新誤差控制信號； 新誤差控制信號利用電磁轉(zhuǎn)換原理，經(jīng)過功率放大后，轉(zhuǎn)換為柴油機供油執(zhí)行機構(gòu)的諧振運動，供油執(zhí)行機構(gòu)始終工作在一個高頻率的、上下幅值對稱的微振動狀態(tài)，可有效降低柴油機控制系統(tǒng)供油執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)慣性量，提高其瞬態(tài)加速度，加快控制系統(tǒng)的動態(tài)調(diào)節(jié)與響應速度，改善柴油機的燃燒狀況，從根本上提高柴油機的工作性能，強化柴油機的對外做功能力。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實施例方式一種加快柴油機控制系統(tǒng)動態(tài)響應的裝置，它包括比較器U3A、運算放大器(U4A、 U4B)、邏輯反向器U2F、二進制計數(shù)器(Ul)、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、 第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻 (R9)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第一電容(Cl)、第二電容 (C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)和電源，其特征是U3A的第2管腳通過第九電阻(R9)與U4B的第7管腳連接，U3A的第2管腳通過第八電阻(R8)、第十電阻(RlO)串聯(lián)后與U4B的第6管腳連接，5V電源串聯(lián)第十一電阻 (Rll)后與U3A的第3管腳連接，U3A的第3管腳通過第六電容(C6)與信號地連接，U3A的第1管腳通過第三電阻(R3)與12V電源連接，U3A的第4管腳接地，U3A的第8管腳接12V 電源，U4B的第6、7管腳之間設(shè)置有第五電容(C5)，5V電源串聯(lián)第十二電阻(R12)后與U4B 的第5管腳連接，U4B的第5管腳通過第七電容(C7)接地；U2F的第13管腳與U3A的第1 管腳連接，U2F的第12管腳與U4B的第6管腳之間串接第十電阻(RlO)、U2F的第12管腳與U3A的第2管腳之間串接第八電阻(R8) ；二進制計數(shù)器(Ul)的第1管腳CLK接U2F的第 12管腳，二進制計數(shù)器(Ul)的第2管腳CLR接地，二進制計數(shù)器(Ul)的第4管腳QF與運算放大器(U4A)的第2管腳之間串接第二電阻(R2)；第六電阻(R6)、第二電容(C2)串聯(lián)后與第二電阻(R2)并聯(lián)；第四電阻(R4)、第一電容(Cl)串聯(lián)后與第一電阻(Rl)并聯(lián)，然后串接在控制回路誤差信號TPl與運算放大器(U4A)的第2管腳之間；運算放大器(U4A)的第2管腳通過第三電容(O)與運算放大器(U4A)的第1管腳相連；運算放大器(U4A)的第 1管腳通過第五電阻(R5)與控制回路功率驅(qū)動電路的輸入端TP2連接；第七電阻(R7)、第四電容(C4)串聯(lián)后分別與U4A的第2管腳、功率驅(qū)動電路的輸入端TP2相連；運算放大器 (U4A)的第8管腳接12V電源，第3管腳接5V電源，第4管腳接地。
權(quán)利要求
1. 一種加快柴油機控制系統(tǒng)動態(tài)響應的裝置，它包括比較器U3A、運算放大器(U4A、 U4B)、邏輯反向器U2F、二進制計數(shù)器(Ul)、第一電阻(Rl)、第二電阻(R2)、第三電阻(R3)、 第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第六電阻(R6)、第七電阻(R7)、第八電阻(R8)、第九電阻 (R9)、第十電阻(R10)、第十一電阻(R11)、第十二電阻(R12)、第一電容(Cl)、第二電容 (C2)、第三電容(C3)、第四電容(C4)、第五電容(C5)、第六電容(C6)、第七電容(C7)和電源，其特征是U3A的第2管腳通過第九電阻(R9)與U4B的第7管腳連接，U3A的第2管腳通過第八電阻(R8)、第十電阻(RlO)串聯(lián)后與U4B的第6管腳連接，5V電源串聯(lián)第十一電阻 (Rll)后與U3A的第3管腳連接，U3A的第3管腳通過第六電容(C6)與信號地連接，U3A的第1管腳通過第三電阻(R3)與12V電源連接，U3A的第4管腳接地，U3A的第8管腳接12V 電源，U4B的第6、7管腳之間設(shè)置有第五電容(C5)，5V電源串聯(lián)第十二電阻(R12)后與U4B 的第5管腳連接，U4B的第5管腳通過第七電容(C7)接地；U2F的第13管腳與U3A的第1 管腳連接，U2F的第12管腳與U4B的第6管腳之間串接第十電阻(RlO)、U2F的第12管腳與U3A的第2管腳之間串接第八電阻(R8) ；二進制計數(shù)器(Ul)的第1管腳CLK接U2F的第 12管腳，二進制計數(shù)器(Ul)的第2管腳CLR接地，二進制計數(shù)器(Ul)的第4管腳QF與運算放大器(U4A)的第2管腳之間串接第二電阻(R2)；第六電阻(R6)、第二電容(C2)串聯(lián)后與第二電阻(R2)并聯(lián)；第四電阻(R4)、第一電容(Cl)串聯(lián)后與第一電阻(Rl)并聯(lián)，然后串接在控制回路誤差信號TPl與運算放大器(U4A)的第2管腳之間；運算放大器(U4A)的第2管腳通過第三電容(O)與運算放大器(U4A)的第1管腳相連；運算放大器(U4A)的第 1管腳通過第五電阻(R5)與控制回路功率驅(qū)動電路的輸入端TP2連接；第七電阻(R7)、第四電容(C4)串聯(lián)后分別與U4A的第2管腳、功率驅(qū)動電路的輸入端TP2相連；運算放大器 (U4A)的第8管腳接12V電源，第3管腳接5V電源，第4管腳接地。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種加快柴油機控制系統(tǒng)動態(tài)響應的裝置，它由方波信號發(fā)生器電路提供4.7KHz固定頻率的、50％占空比的高頻方波信號，給分頻器電路提供基準頻率信號；通過分頻器將4.7KHz的高頻方波信號轉(zhuǎn)換為72Hz的低頻率方波信號，給柴油機供油執(zhí)行器提供基準諧振動作頻率，低頻信號與控制回路誤差信號疊加后進行增益、積分、微分處理，進一步提高控制精度，穩(wěn)定控制狀態(tài)，加快控制系統(tǒng)的動態(tài)響應與調(diào)節(jié)速度，從而提高柴油機的工作性能。
文檔編號F02D41/02GK102322363SQ20111013956
公開日2012年1月18日 申請日期2011年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月25日
發(fā)明者姜承賦, 孟長江, 張維彪, 楊俊恩, 楊國鵬, 白思春, 褚全紅 申請人:中國兵器工業(yè)集團第七○研究所