1. Вирішена задача параметричного синтезу оптимальних за швидкодією та нечітких (працюючих на базі нечіткої логики) прямих (головних) цифрових і перехресних аналогових регуляторів для двомірних САК параметрами двороторного ГТД, а також проведено дослідження методом математичного моделювання двомірних САК із синтезованими регуляторами при умові розв’язки каналів керування. 2. Розроблена лінійна математична модель двороторного ГТД як двомірного об’єкта керування у вигляді структурної схеми, параметрами якої є коефіцієнти впливу, які фізично виражають зміну регульованих величин у долях величини прикладеного діяння на базових режимах роботи ГТД. Вхідними змінними (керуючими факторами) ГТД є витрата палива і розмір прохідного перерізу вихідного сопла, вихідними (керованими) параметрами є температура газу за турбіною компресора низького тиску і частоти обертання роторів компресорів низького і високого тиску. Розроблені математичні моделі двомірних САК параметрами ГТД разом із керуючими механізмами (двомірної системи керування частотами обертання роторів компресорів низького і високого тиску і двомірної системи керування температурою газу за турбінним блоком і частотою обертання ротора компресора низького тиску). 3. Розроблені методики синтезу головних (прямих) оптимальних за швидкодією і нечітких цифрових регуляторів та синтезу аналогових перехресних регуляторів двомірних САК параметрами ГТД. Важливою відзнакою синтезованих по запронованій методиці оптимальних за швидкодією регуляторів від відомих “аперіодичних” регуляторів є те, що вони відпрацьовують не східчасті (ступінчасті), а діяння, які лінійно змінюються і якими апроксимують довільні діяння, що поступають на вхід контурів керування. Тому ці регулятори здатні забезпечити більш високу якість САК, яка характеризується поточними похибками розузгодження в замкнутих контурах керування. Методика параметричного синтезу нечітких прямих цифрових регуляторів відрізняється від відомих наступним. Синтез виконується шляхом оптимізації діапазонів зміни вхідних параметрів регулятора і параметрів функцій належності нечітких термов. В якості вхідних параметрів нечіткого регулятора використовується похибка, перша та друга похідні похибки, а вихідним параметром регулятора є керуюче діяння на об’єкт керування. Для спрощення розрахунків використовуються тільки дві лінгвістичні оцінки параметрів регулятора: «від’ємна», «додатня». 4. Проведено дослідження цифроаналогових двомірних САК двороторним ГТД з синтезованими головними (прямими) оптимальними за швидкодією та нечіткими цифровими регуляторами і синтезованими аналоговими перехресними регуляторами при ступінчастих та довільних вхідних діяннях по кожному каналу керування шляхом математичного моделювання з використанням інтерактивної системи МАТLAB. 5. На підставі наукових результатів, одержаних в дисертації, можна проектувати мікропроцесорні двомірні САК, які забезпечують роздільне керування двома основними параметрами двороторного ГТД (частотами обертання роторів компресорів низького та високого тиску або однією частотою обертання і температурою газу) із високою якістю (точністю відпрацьовування довільних вхідних діянь і оптимальною за швидкодією), що забезпечується шляхом включення в замкнуті контури керування синтезованих оптимальних за швидкодією та нечітких цифрових регуляторів і розв’язкою контурів керування синтезованими аналоговими перехресними регуляторами. Отримані в дисертації результати можуть бути використані для створення перспективних цифрових двомірних САК параметрами двороторних газотурбінних двигунів. 6. Достовірність наукових результатів, висновків і рекомендацій підтверджена результатами теоретичних розрахунків та математичного моделювання. 7. Основними вхідними параметрами (керуючими факторами) двороторного ГТД є витрата палива і розмір прохідного перерізу вихідного сопла . Ці фактори визначають взаємозв’язані між собою вихідні (керовані) параметри ГТД. Такими керованими параметрами для двороторного ГТД є температура газу за турбіною компресора низького тиску , частоти обертання роторів компресорів низького і високого тиску. Тому можливі три варіанти передавальної матриці газотурбінного двигуна як двомірного об’єкта керування. Передавальна матриця ГТД визначається на основі структурної схеми. Головні і перехресні елементи передачі в структурній схемі двороторного ГТД описуються передавальними функціями коливальної ланки з диференціюючою 1-го або 2-го порядку, причому коефіцієнти впливу в передавальних функціях будуть різними для різних режимів роботи двигуна. 8. При побудові двомірних САК параметрами ГТД аналогічно головним і перехресним елементам передачі двомірного об’єкта керування вводяться головні (прямі) і перехресні регулятори. Головні регулятори призначені для безпосереднього керування головними елементами об’єкта керування і забезпечують потрібну якість перехідних процесів відносно задавальних змінних. Перехресні регулятори синтезують так, щоб розв’язати контури керування. Одержані формули для передавальних функцій перехресних регуляторів із умови розв’язки контурів керування. 9. В двомірной САК частотами обертання роторів двороторного ГТД при використанні оптимальних за швидкодією головних регуляторів і при розв’язці контурів керування за допомогою перехресних регуляторів перехідні процеси в кожному контурі керування закінчуються за кроків квантування (- порядок кожного каналу керування). Тому тривалість перехідних процесів залежить від величини кроку квантування . Із зменьшенням зростає амплітуда імпульсів керування. Таким чином, швидкодія контурів керування обмежується допустимим підсиленням, необхідним для формування амплітуд імпульсів керування. При розв’язаних контурах керуюче діяння на вході одного контура не впливає на діяння на виході другого контура, наприклад, керування частотою обертання ротора компресора низького тиску не впливає на частоту обертання ротора компресора високого тиску, і навпаки. Але керування частотами обертання роторів приводить до значної зміни температури газу за турбіною ГТД. При цьому, якщо перехідні процеси за частотами обертання роторів є аперіодичними, без перерегулювання, при різних кроках квантування, то перехідні процеси за температурою газу можуть мати вельми велике перерегулювання і необхідно вибирати мінімальний крок квантування, при якому це перерегулювання обмежено, наприклад 20-30 %. 10. В двомірной САК частотами обертання роторів двороторного ГТД відхилення температури газу за турбіною у сталому режимі при регулюванні частоти обертання ротора компресора високого тиску значно більше, ніж відхилення температури газу при регулюванні частоти обертання ротора компресора низького тиску на всіх базових режимах роботи газотурбінного двигуна (на максимальному режимі приблизно в 7 разів, на середньому - приблизно в 6 разів, в режимі малого газу - приблизно в 2,5 рази). При цьому відхилення температури газу за турбіною у сталому режимі малого газу при регулюванні частоти обертання ротора компресора високого тиску приблизно в 6 разів більше відхилення температури газу на сталому середньому режимі, а відхилення температури газу на сталому середньому режимі приблизно в 2 рази більше відхилення температури газу на сталому максимальному режимі роботи газотурбінного двигуна. 11. В двомірній САК частотою обертання ротора компресора низького тиску і температурою газу за турбіною на середньому (крейсерському) режимі і в режимі малого газу при розв’язаних контурах керуюче діяння на вході одного контура не впливає на діяння на виході другого контура, наприклад, керування частотою обертання ротора компресора низького тиску не впливає на температуру газу за турбінним блоком, а керування температурою газу за турбінним блоком не впливає на частоту обертання ротора компресора низького тиску. Але частота обертання ротора компресора високого тиску змінюється, хоча і не в дуже значних границях. Перехідні процеси на вказаних режимах є аперіодичними, без перерегулювання. Тривалість перехідних процесів зміни частоти обертання ротора компресора низького тиску в середньому режимі складає приблизно 2,5с, в режимі малого газу – приблизно 6,5с; тривалість перехідних процесів зміни температури газу за турбіною в середньому режимі і в режимі малого газу приблизно однакова і дорівнює 0,5с (але при такій малій тривалості потрібні дуже великі амплітуди імпульсів керування особливо в режимі малого газу). 12. На максимальному режимі керування температурою газу за турбінним блоком не впливає на частоту обертання ротора компресора низького тиску, але частота обертання ротора компресора високого тиску змінюється. Перехідні процеси - аперіодичні. Тривалість перехідних процесів зміни температури газу за турбінним блоком складає приблизно 2,4 с. Керування частотою обертання ротора компресора низького тиску приводить до зміни не тільки частоти обертання ротора компресора високого тиску, але і впливає на температуру газу за турбінним блоком. Причому перехідний процес зміни частоти обертання ротора компресора низького тиску – коливальний, і тривалість цього процесу необхідно вибирати виходячи з потрібного перерегулювання (при заданому перерегулюванні 2…3% тривалість перехідного процесу зміни частоти обертання ротора компресора низького тиску складає приблизно 1,8 с). 13. Дослідження процесів в двомірной САК частотами обертання роторів двороторного ГТД з оптимальними за швидкодією цифровими регуляторами при подачі на вхід контурів керування на всіх режимах роботи ГТД еквівалентного гармонійного діяння , яким апроксимується довільне вхідне діяння з максимальною частотою і прискоренням , показує, що на максимальному и середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД максимальна поточна похибка в першому контурі (контурі керування частотою обертання ротора компресора низького тиску), за винятком початкового викиду у момент захоплення вхідного діяння, не перевищує 1% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння, і контур керування частотою обертання ротора компресора низького тиску з високою точністю відробляє вхідний сигнал. Амплітуди імпульсів керуючого діяння на об’єкт керування з виходу оптимального за швидкодією цифрового регулятора, за винятком початкових імпульсів у момент захоплення вхідного діяння, не перевищують 30% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння на максимальному і 10% на середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД. В режимі малого газу характеристики першого контуру погіршуються. Поточна похибка (за винятком початкового викиду у момент захоплення вхідного діяння) досягає примірно 5% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння і з такою похибкою контур керування частотою обертання ротора компресора низького тиску відробляє вхідной сигнал. Амплітуди імпульсів керуючого діяння на об’єкт керування з виходу оптимального за швидкодією цифрового регулятора (за винятком початкових імпульсів у момент захоплення вхідного діяння) майже у 5 разів перевищують амплітуду еквівалентного гармонійного діяння, а амплітуда початкового імпульса більше амплітуди вхідного діяння у 20 разів. Процеси у другому контурі (контурі керування частотою обертання ротора компресора високого тиску) на максимальному і середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД практично ті ж самі, як і в контурі керування частотою обертання ротора компресора низького тиску. Це стосується і процесів в режимі малого газу за винятком того, що амплітуди імпульсів керуючого діяння на об’єкт керування з виходу оптимального за швидкодією цифрового регулятора (за винятком початкових імпульсів у момент захоплення вхідного діяння) в режимі малого газу майже у 50 разів перевищують амплітуду еквівалентного гармонійного діяння, а амплітуда початкового імпульса більше амплітуди вхідного діяння приблизно у 300 разів. 14. Дослідження процесів в двомірній САК частотами обертання роторів двороторного ГТД з нечіткими цифровими регуляторами показує, що в контурах керування з нечіткими регуляторами при подачі на вхід контурів керування на всіх базових режимах роботи ГТД еквівалентного гармонійного діяння поточні похибки більш ніж на порядок менше поточних похибок в контурах керування з оптимальними за швидкодією цифровими регуляторами. Крім того, в контурах керування з нечіткими регуляторами значно менші початкові викиди похибки. 15. Дослідження процесів в двомірній САК частотою обертання ротора компресора низького тиску і температурою газу за турбінним блоком двороторного ГТД з оптимальними за швидкодією цифровими регуляторами при подачі на вхід контурів керування на максимальному и середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД діяння і в режимі малого газу показує, що максимальна поточна похибка в першому контурі (контурі керування частотою обертання ротора компресора низького тиску), за винятком початкового викиду у момент захоплення вхідного діяння, не перевищує 5% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння на максимальному і 10% на середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД. Амплітуди імпульсів керуючого діяння на об’єкт керування з виходу оптимального за швидкодією цифрового регулятора (за винятком початкових імпульсів у момент захоплення вхідного діяння) не перевищують 30% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння на максимальному і 50% на середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД. В режимі малого газу роботи ГТД на частоті вхідного діяння поточна похибка дуже велика, тому якісна робота контура керування можлива при більш низькій частоті вхідного діяння. При частоті поточна похибка (за винятком початкового викиду) не перевищує 10% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння, а амплітуди імпульсів керуючого діяння на об’єкт керування з виходу оптимального за швидкодією цифрового регулятора (за винятком початкових імпульсів у момент захоплення вхідного діяння) не перевищують 40% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння. Процеси у другому контурі (контурі керування температурою газу за турбінним блоком) на максимальному і середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД подібні процесам в першому контурі (контурі керування частотою обертання ротора компресора низького тиску). Але точність слідкування за вхідним сигналом у цьому контурі вище. Так, поточна похибка у вказаних режимах не перевищує 2% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння (при цьому амплітуди імпульсів керуючого діяння на об’єкт керування з виходу оптимального за швидкодією цифрового регулятора складають до 70% на максимальному і до 100% на середньому (крейсерському) режимах роботи ГТД від амплітуди вхідного діяння). При частоті вхідного діяння поточна похибка у другому контурі (за винятком початкового викиду ) не перевищує 0,5% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння, а амплітуди імпульсів керуючого діяння на об’єкт керування з виходу оптимального за швидкодією цифрового регулятора (за винятком початкових імпульсів у момент захоплення вхідного діяння) не перевищують 10% від амплітуди еквівалентного гармонійного діяння. 16. Дослідження процесів в двомірній САК частотою обертання ротора компресора низького тиску і температурою газу за турбінним блоком двороторного ГТД з нечіткими регуляторами показує, що в контурах керування з нечіткими регуляторами при подачі на вхід контурів на всіх базових режимах роботи ГТД еквівалентного гармонійного діяння поточні похибки більш ніж на порядок менші поточних похибок в контурах керування з оптимальними за швидкодією цифровими регуляторами. Крім того, в контурах керування з нечіткими регуляторами значно менші початкові викиди похибки. 17. На підставі проведених досліджень методом математичного моделювання можна зробити висновок, що цифрові нечіткі регулятори мають перевагу порівняно з оптимальними за швидкодією цифровими регуляторами. Вони забезпечують більш високу якість систем при відпрацьовуванні вхідних діянь типу еквівалентного гармонійного діяння, яким апроксимується довільне вхідне діяння з обмеженими швидкістю зміни і прискоренням. Нечіткі регулятори доцільно використовувати у двомірних САК параметрами двороторного ГТД, особливо при значних швидкостях зміни і прискореннях довільних вхідних діянь. | 