Л_09_Качество САУ

Качество систем
автоматического управления
1. Основные показатели качества управления
2. Базис системы оценки качества процесса
3. Автоматический контроль заданной
топливной экономичности двигателя
Ка́чество — философская категория, выражающая совокупность
существенных признаков, особенностей и свойств, которые отличают
один предмет или явление от других и придают ему определённость.
Качество предмета или явления, как правило, не сводится к
отдельным его свойствам. Оно связано с предметом как целым,
охватывает его полностью и неотделимо от него. Поэтому понятие
качества связывается с бытием предмета. Предмет не может,
оставаясь самим собой, потерять свое качество.
CAP - задачей является сохранение постоянными значения управляемой
величины;
СПУ (система программного управления) - управляемая величина
изменяется по заданной программе;
ССУ (следящие системы) - программа управления заранее неизвестна.
Цель управления связана непосредственно с определёнными комплексными
показателями качества, характеризующими систему.
Показатели качества - производительность, точность воспроизведения,
минимальное время, стабильность работы системы, минимальное влияние
внешних возмущений и т. п.);
Для достижения предельных (наибольших или наименьших) значений
служат адаптивные, или самоприспосабливающиеся системы. Последние
различаются по способу управления: в самонастраивающихся системах
меняются параметры устройства управления, пока не будут достигнуты или
близкие к оптимальным значения управляемых величин; в
самоорганизующихся системах с той же целью может меняться и её
структура. Наиболее широки, в принципе, возможности самообучающихся
систем, улучшающих алгоритмы своего функционирования на основе
анализа опыта управления. Отыскание оптимального режима в адаптивных
САУ может осуществляться как с помощью автоматического поиска, так и
беспоисковым образом.
Оптимальность, ограничения, стабильность
Показатели двигателя изменяются по следующим причинам:
С увеличением числа оборотов коленвала растет крутящий момент
благодаря тому, что в цилиндры поступает больше топлива. Примерно
на средних оборотах он достигает своего максимума, а затем
начинает снижаться. Это происходит из-за того, что с увеличением
скорости вращения коленвала начинают играть существенную роль
инерционные силы, силы трения, аэродинамическое сопротивление
впускных трубопроводов, ухудшающее наполнение цилиндров свежим
зарядом топливо-воздушной смеси, и т. п.
Величина удельного расхода топлива также меняется в
зависимости от оборотов коленвала, что видно на характеристике.
Удельный расход топлива должен находиться как можно дольше вблизи
минимума; это указывает на хорошую экономичность двигателя.
Минимальный удельный расход, как правило, достигается чуть ниже
средних оборотов, на которых в основном и эксплуатируется
автомобиль при движении в городе.
Пунктирной линией на графике показаны более
оптимальные характеристики двигателя.
Отчего зависит периодичность ТО Двигателя?
- Условия эксплуатации
- Качество предыдущего ТО
- Манера вождения
- Качество моторных масел
- Качество топлива
Производители электронных приборов для автомобиля
выпускают приборы, которые оповещают через
введённые в них N - тысяч километров пробега: пора
менять масло, пора менять свечи, пора чистить
инжектор, пора менять фильтры и т.д.
Инжекторные двигатели, оборудованные датчиком
кислорода, сами подсказывают о необходимости
проведения ТО и о качестве уже проведённого ТО с
точностью в 1%. Для этого можно использовать
способность ЭСУД (Электронная Система Управления
Двигателем) с датчиком кислорода самонастраиваться
под изменяющиеся технические условия работы
двигателя. При ухудшении любых технических
параметров, время работы инжектора будет стремиться
в ПЛЮС, а проведением ТО надо будет возвращать его
на место.
Какое моторное масло лучше всех снижает трение в
двигателе, на какой заправке качество топлива лучше,
какие присадки в топливо или моторное масло приносят
пользу, а какие нет - это можно определить прибором
multi-set
Прибор multi-set –это измеритель времени, частоты и
количества электрических импульсов. Физический
прибор он не привязан к названию автомобиля, им
можно измерять время электрических импульсов где
угодно, даже в розетке 220 Вольт. Этот физический
прибор совмещён с математической программой,
которая пересчитывает время, частоту и количество
импульсов в миллилитры, метры, обороты двигателя и
т.д.
Пользователю только надо подставить подчёркнутые
значения:
для подсчёта миллилитров 60 / W форс. в
см3/мин / nфорс/ = 1 мл;
для подсчёта метров Количество импульсов = 1 метр.
Всё остальное (мгновенная, средняя, высшая скорость,
пробег, мгновенный, общий и средний расход топлива)
программа рассчитает сама для любого двигателя
нужны только 2 условия:
1. Форсунка должна быть электрическая.
2. Не должно быть механического троса,
который соединяет КПП и спидометр.
Измеритель времени оснащён специальным
математическим инструментом:
Установка точки начала счёта + перевод
расчётов в проценты + возможность влиять на
расчёты, выбрав время за которое они
усредняются.
Это поможет делать диагностику работы
инжектора не только на каждом светофоре, но
и каждую секунду в движении (Лада-Гранта).
Монитор коррекции впрыска:
По команде пользователя (нажатие на кнопку)
создаётся точка отсчёта, которая соответствует
техническому состоянию всей системы в целом и
каждого её элемента в отдельности:
Двигателя
Топливной системы
ЭСУД (Электронная Система Управления Двигателем)
Системы зажигания
Точка отсчёта обозначается, как 0 % и с точностью в
1%, в обе стороны (плюс и минус) показывает
отклонения. Пользователь может выбрать время
усреднения расчётов, тем самым приблизить расчёты
так, чтобы не было сомнений в каждом 1%
отклонения
Чувствительность управления двигателем
и соответственно чувствительность
самого прибора такова что, придержав
рукой ремень ГРМ, чётко видно
увеличение расхода топлива в
зависимости от усилия трения о
подушечки пальцев.
Изменение цикловой подачи топлива на
0,01 мс - это и есть лишняя 1 чайная ложка
топлива за 1 час работы двигателя на
холостых оборотах. Надо только
суметь 0,00001 сек (100 000 долю секунды)
отклонения удержать на месте.
В данном случае показан классический пример
влияния промывки инжектора и что из себя
представляет время впрыска на х.х. - ломанная
синусоида. Её формирует контроллер, чтобы
датчик кислорода почувствовал разницу между
Бедно и Богато и тем самым заставляет его
переключаться. Поэтому средняя линия этой
синусоиды всегда находится на оптимальном
значении времени впрыска. Это и есть результат
обратной связи.
Но в миллисекундах перемещения синусоиды
не красиво выглядят. Поэтому, сожмём её в
тонкую линию равную 100 000 доли сек –
выбрать большое время усреднения (8 ... 12
сек).
Арифметикой можно разложить работу ЭСУД 3 цифрами на 1
строчке.
На это число влияют только 2 датчика: воздуха и заслонки. Если
число на месте, то это уже давление топлива или зажигание. Но
прежде всего, при всех этих неисправностях, обязательно уйдёт с
места точка отсчёта в плюс на определённое число процентов для
каждой из этих неисправностей. Эти значения можно получить,
если заранее сымитировать каждую из этих неисправностей.
Отключить датчик, снять свечу и т.д., числа добавленных
пропорций будут разные и всегда одни и те же для одной и той же
неисправности, т.е. коды ошибок может нарисовать сам двигатель
.............. в пропорциях.
3 число. Резко, до пола нажать на 1 секунду педаль газа и тут же
отпустить.
На следующую секунду после числа + 300%, т.е. на выбеге
двигателя, должен сработать экономайзер, встроенный в
программу любого контроллера (ЭБУ, ECU). В идеальном случае
должна быть отсечка подачи топлива на 100%, но может и быть
простое резкое сужение подачи топлива, т.е. число близкое к 100%.
- 90% (или полная отсечка топлива) – это работа
экономайзера, чтобы он включился необходимо
правильное начальное положение датчика
дроссельной заслонки.
4 число. Плавно нажать на педаль газа и придержать
3000 об/мин.
Объём топлива должен уменьшиться в идеальном
случае на 20% или минус 0,2 пропорции по отношению
к объёму топлива, которым удерживаются холостые
обороты двигателя.
- 20% - это экономичность двигателя
Уменьшение объёма 1 впрыска за 1 рабочий такт на
средних оборотах двигателя связано с тем, что
удельный расход топлива должен уменьшаться, т.к.
чем выше обороты, тем выше КПД двигателя. Точка
наилучшего крутящего момента находится в районе
3000 об/мин.
Усреднение - результаты расчётов выводятся на
индикацию каждую 1 секунду и являются средней
арифметической величиной за последние, выбранные,
секунды. Ограничения: от 1 ... до 16 сек.
 Выбирая время усреднения можно получить разную
информацию от этой синусоиды. При большом времени
– положение средней линии. При маленьком – видны
вершины синусоиды и границы, куда перемещается
средняя линия при работе педалью газа.
Чем шире амплитуда синусоиды на х.х., тем хуже
состояние двигателя (компрессия в цилиндрах разная),
зажигания (одна из свечей плохая), инжектора (разная
производительность форсунок) или уже «отравлен»
датчик кислорода. Отличная высота амплитуды: +/- 1...
2 % от средней линии (при усреднении 1 секунда).
+/- 3% - нормально и от +/- 4... 5 % - плохо.
Значительные улучшение динамики (двигатель
набирает почти вдвое большие обороты за вдвое
меньшее время) и снижение времени открывания
форсунок (до 2,7 мсек), повышение устойчивости
работы двигателя.
Двигатель изо дня в день чётко держит точку отсчёта и
каждый 1% отклонений. У тех, кто это увидел и осознал,
паника начинается, когда независимо от качества топлива
появились отклонения + 3 ... 4%. Из этого вывод, который
подсказали пользователи прибора: Оказывается, каждый день
знать, что с двигателем всё в порядке - дорогого стоит.
Процесс засорения происходит не вдруг и когда есть
отклонение + 5% - это уже сигнал для ТО. Надо понимать, что
засорение инжектора – это разбалансировка двигателя
(поэтому А больше Б) и потеря его КПД, что неизбежно
приводит к перерасходу топлива.