一、電磁感應
我們知道,一切物體都是由分子組成,分子由原子組成,原子又由原子核和在它周圍旋轉的電子組成。原子核帶的是正電荷,電子帶的是負電荷,互相吸引,并且電荷數量是相等的,故原子對外不呈現電性。
取一根直導體,導體在磁場中作“切割”磁感應線的運動時,導體中就會產生感應電動勢。這是因為導體在磁場內作“切割”磁感應線運動時,導體的正電荷、自由電子將以同樣的速度在磁場內運動,磁場對運動電荷產生作用力,作用力的方向由左手定則判定,因此正電荷由導體b端移向a端,自由電子由導體的a端移向b端。結果b端---了電子而帶負電,a端少了電子而帶正電,使導體兩端產生一定的電位差,即導體中產生感應電動勢。這相當于發電機處于勻速運轉狀態。當接通外電路時,電路中便會形成感應電流。這相當于發電機處于運轉供電狀態。
感應電動勢的方向,可由右手定則來決定:即將右手掌放平,大拇指與四指垂直,以掌心迎向磁感應線,大拇指指向導體運動的方向,則四指的方向便是感應電動勢的方向。直導體中感應電動勢的大小則與磁感應強度b、導體運動速度v及導體長度l成正比,當導體運動的方向與磁場方向平行時,導體中不產生感應電動勢。
1面向simulink數字調速系統框圖
在建立了柴油發電機組調速系統的各模型后,就可用matlab的simulink工具建立基于常規pid控制,變速積分pid控制,不完全微分pid控制和模糊pid控制的調速系統框圖。
1.1常規pid控制
首先看常規pid控制,下面是它的系統框圖,這是常規采用的pid控制系統圖,通過對真實控制系統繪制框圖,觀察采用常規pid控制效果。
1.2不完全微分pid控制
下面是不完全微分pid控制系統框圖,圖2不完全微分pid控制系統框圖這是在常規pid基礎上進行了不完全微分,這是用來---它的控制功能,取得---的控制效果。
1.3變速度積分pid控制
下面是變速度積分pid控制系統框圖。
1.4模糊pid控制
自適應模糊pid控制是將自適應控制的思想和常規pid控制器結合,吸收了自適應控制和常規pid控制的優點。首先它具備自適應能力,能夠自動識辨被控過程參數、自動整定控制參數,能夠適應被控過程模型參數的變化;其次它又具有常規pid控制器結構簡單、魯棒性強、---性高的優點。這使得自適應pid控制成為過程控制中一種較為理想的控制方法。
如果用模糊控制箱設計出模糊控制器,再在simulink中建立系統模型,把模糊控制器模塊和我們設計的fis結構連接起來,就可以對它進行研究了,系統框圖的建立關鍵是對pid三個參數kp,ki,kd的整定,這必須考慮到不同時刻三個參數的相互作用和它們之間的關系。
下面從系統的穩定性、響應速度、超調量和穩態精度等各方面來考慮kp,ki,kd的作用,建立模糊規則表。
1比例系數kp的作用是加快系統的響應速度,提高系統的調節精度。kp越大,合資柴油發電機,系統的響應速度越快,系統的調節精度越高,但容易產生超調,可能會導致系統不穩定。kp取值過小,會降---節精度,使響應速度變慢,延長調節時間,使系統動態和靜態特征變壞。
2積分作用系數ki的作用是消除系統的穩態誤差。ki越大,系統的靜態誤差消除越快,但ki過大,在響應過程的初期會產生積分飽和現象,從而引起響應過程的較大超調。但ki過小會使系統的靜態誤差難以消除,影響系統的調節精度。
3微分的作用系數kd的作用是---系統的動態特征,其主要作用是在響應過程中抑制偏差向任何方向的變化,對偏差變化進行提前預報。但kd過大,會使響應過程提前制動,延長了調節時間,而且會降低系統的抗干擾性能。下面是進行模糊控制pid控制的系統框圖。
曲柄連桿機構
一、功用與組成
曲柄連桿機構的功用是:將燃料燃燒時產生的熱能轉變為活塞往復運動的機械能,再通過連桿將活塞的往復運動變為曲軸的旋轉運動而對外輸出動力。
曲柄連桿機構由以下三部分組成:
1.機體組主要包括氣缸體、曲軸箱、油底殼、氣缸套、氣缸蓋和氣缸墊等不動件。
2.活塞連桿組主要包括活塞、活塞環、活塞銷和連桿等運動件。
3.曲軸飛輪組主要包括曲軸,飛輪和扭轉減振器、平衡軸等機構。
二、工作條件及受力分析
曲柄連桿機構是在高溫、高壓、高速以及有化學腐蝕的條件下工作的。在發動機作功時,氣缸內的更高溫度可達2500k以上,更高壓力可達5mpa~9mpa,現代汽車發動機更高轉速可達3000r/min~6000r/min,則活塞每秒鐘要行經約100~200個行程,可見其線速度是很大的。此外,與可燃混合氣和燃燒廢氣接觸的機件(如氣缸、氣缸蓋,活塞等)還將受到化學腐蝕。
由于曲柄連桿機構是在高壓下作變速運動,因此它在工作時的受力情況是很復雜的。在此只對受力情況作一簡單分析。
曲柄連桿機構受的力主要有氣體壓力,往復慣性力,旋轉運動件的離心力以及相對運動件接觸表面的摩擦力。
(一)氣體壓力
在工作循環中,氣缸內氣體壓力是不斷變化的。作功行程壓力更高,其瞬間更高壓力機可達3mpa~5mpa柴油機可達5mpa~9mpa,這意味著作用在曲柄連桿機構上的瞬間沖擊力可達數萬牛頓(n)。下面分析各機件作功行程的受力情況。
氣體壓力對氣缸蓋和活塞頂作用有大小相等,方向相反的力,分別用集中力p′p,和pp表示。作用力pp經活塞傳到活塞銷上,分解為np和sp兩個力。np垂直于氣缸壁,它使活塞的一個側面壓向氣缸壁,稱為側壓力。該力以o為支點形成一個與曲軸轉向相反的力矩m′p有使發動機向左翻倒的傾向,故被稱為翻倒力矩。力sp通過活塞銷推壓連桿,并沿連桿方向傳到曲柄銷上,使曲柄銷處受壓。sp又可分解為沿曲軸方向的法向力rp和垂直于曲柄方向的切向力tp。力rp使曲軸主軸頸處受壓并使曲軸彎曲;力tp除了也具有力rp的類似作用外,它以曲柄半徑為力臂產生的扭矩m還可使曲軸扭轉變形,但也正是此扭矩能夠對外輸出動力,因而它是分解后一有效的力。
依此法分析,氣體壓力較小的壓縮沖程的受力狀況。進、排氣行程氣體壓力很小,可以忽略。
綜上所述,氣體壓力使氣缸蓋承受向上的推力,活塞頂承受向下的椎力、活塞側面與氣缸。