ME345 Modeling and SimulationCentri

ME345 Modeling and Simulation
Centrifugal Governor Analysis
In engineering, any device that controls the speed of a machine or engine, usually by
regulating the intake of fuel or steam is called a governor.
A centrifugal governor is a specific type of governor that controls the speed of an
engine by regulating the amount of fuel admitted, so as to maintain a near constant
speed whatever the load or fuel supply conditions. It uses the principle of proportional
control.
It is most obviously seen on steam engines where it regulates the admission of steam
into the cylinder(s). It is also found on internal combustion engines and variously fueled
turbines.
The device shown is from a steam engine. It is connected to a throttle valve and to the
prime mover (not shown). The action of the governor is dependent on centrifugal force.
As the speed of the prime mover increases, the central spindle of the governor rotates
at a faster rate and the two masses move outwards, and this motion is translated by the
series of rods and arms to the throttle valve, reducing its aperture. The rate of steam
entering the cylinder is thus reduced and the speed of the prime mover falls. If the
speed of the prime mover falls, the reverse effect occurs and the throttle valve opens
further.
In other words, when the engine speed increases too much, the balls fly out, and cause
the stem valve to close, so the engine slows down. The opposite happens when the
engine speed drops too much.
Problem Statement:
The governor mechanism shown above, has an initial angular velocity of 360 deg/s and
over 4 seconds, the ngular velocity increases to 1440 deg/s (the initial velocity is 360
deg/s). There is an uncompressed spring (this a modification of the original design),
which has a stiffness of k =0.9 N/mm (damper=0.1 N-sec/mm), and is connected from
the top center of the slider to the rotating collar where z = 345mm.
As the governor rotates, determine the distance z corresponding to the maximum
compression of the spring. (When the Fly balls are on the top)
Note: In order to add motion, use the following data.
Add Motion
!Function = Step
!Initial value = 360 deg/s
!Final Value = 1440 deg/s
!End Step Time = 4 sec
Spring
Area
In order to create a spring constraint in the motion mechanism, you do not have to
create any CAD model (spring), just right click on springs / dampers (Forces Constraints
on the tree motion design) and select add linear spring/add linear damper
"Simulation Parameters
!Time = 5 sec
!Frames = 500
Calculate the distance, z, between slider and rotating collar
Note:
All the elements to create the Governor Assembly are supplied; take into account to
create the simulation of this mechanism you have to crate the governor assembly first.
Z
Additional Information
The application of this device to the steam engine has a great importance in the
technology history because it was the founder of a great family of devices for the
installations automatic control. If the engine gained excessive speed, centrifugal force
drove the balls and the balls the steam valve. The engine then slowed
A proportional control system is a type of linear feedback control system. Two classic
mechanical examples are the toilet bowl float proportioning valve and the fly-ball
governor.
The proportional control system is more complex than an on-off control system like a
thermostat, but simpler than a proportional-integral-derivative (PID) control system used
in something like an automobile cruise control.
An on-off control is like driving a car by applying either full power or no power to control
speed. The power would be on until the target speed is reached, and then the power
would be removed, so the car reduces speed. When the speed falls below the target,
full power would again be applied. It can be seen that this is poor control.
Proportional control is how most drivers control the speed of a car. If the car is at
target speed and the speed increases slightly, the power is reduced slightly, or in
proportion to the error (the actual versus target speed), so that the car reduces speed
gradually and reaches the target point with very little, if any, "overshoot", so the result is
much smoother control than on-off control.
Further refinements like PID control would help compensate for additional variables like
hills, where the amount of power needed for a given speed change would vary, which
would be accounted for by the integral function of the PID control.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ME345 สร้างแบบจำลองและการจำลองแรงเหวี่ยงผู้วิเคราะห์วิศวกรรม อุปกรณ์ที่ใช้ในการควบคุมความเร็วของเครื่องจักรหรือเครื่องยนต์ โดยปกติควบคุมการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงหรือไอน้ำจะเรียกว่าข้าข้าแรงเหวี่ยงเป็นชนิดเฉพาะของผู้ที่ควบคุมความเร็วของการเครื่องยนต์ โดยควบคุมปริมาณของเชื้อเพลิงที่ยอมรับ เพื่อรักษาค่าคงใกล้ความเร็วเพียงเงื่อนไขจ่ายโหลดหรือเชื้อเพลิง ใช้หลักการของสัดส่วนควบคุมชัดมากเห็นในเครื่องยนต์ไอน้ำที่มันกำหนดการเข้าของไอน้ำเป็น cylinder(s) นอกจากนี้ยัง พบในเครื่องยนต์สันดาปภายใน และเพิ่มเป็นเชื้อเพลิงกังหันอุปกรณ์การแสดงมาจากเครื่องจักรไอน้ำ เชื่อมต่อ เพื่อเค้นวาล์ว และไปการดี mover นายก (ไม่แสดง) การกระทำของผู้ว่าราชการจะขึ้นอยู่กับแรงเหวี่ยงเป็นเพิ่มความเร็วของดี mover นายก หมุนแกนกลางของผู้ว่าราชการอัตราเร็วและมวลชนสอง ย้าย outwards และการเคลื่อนไหวนี้ถูกแปลโดยชุดก้านและแขนเพื่อเค้นวาล์ว ลดรูรับแสงของ อัตราของไอน้ำจึงลดลงใส่ถัง และความเร็วของดี mover นายกอยู่ ถ้าการความเร็วของดี mover นายก ตก เกิดผลย้อนกลับ และความเค้นวาล์วเปิดเพิ่มเติมในคำอื่น ๆ เมื่อโปรแกรมเพิ่มความเร็วมากเกินไป ลูกลอยออกไป และทำให้เกิดวาล์วก้านปิด ดังนั้นเครื่องยนต์ช้าลง ตรงข้ามที่เกิดขึ้นเมื่อการความเร็วของเครื่องยนต์ลดลงมากเกินไปรายงานปัญหา:กลไกผู้ว่าราชการข้าง มีมีความเร็วเชิงมุมเริ่มต้นของ s 360 องศาเซลเซียส และกว่า 4 วินาที เพิ่มความเร็ว ngular กับ 1440 องศา เซลเซียส/s (ความเร็วเริ่มต้นเป็น 360องศา เซลเซียส/s) มีการบีบอัดสปริง (นี้การปรับเปลี่ยนการออกแบบเดิม),ซึ่งมีความแข็งของ k = N 0.9 mm (อุปกรณ์ลดความ = 0.1 N วินาที/มม.), และเชื่อมต่อจากศูนย์กลางด้านบนของแถบเลื่อนเพื่อการหมุนใส่ปลอก z = 345mmเป็นข้าหลวงหมุน z ระยะทางที่สอดคล้องกับจำนวนสูงสุดที่กำหนดการบีบอัดของฤดูใบไม้ผลิ (เมื่อลูกบินอยู่ด้านบน)หมายเหตุ: เพื่อเพิ่มการเคลื่อนไหว ใช้ข้อมูลต่อไปนี้เพิ่มการเคลื่อนไหว! ฟังก์ชัน =ขั้นตอน! ค่าเริ่มต้น = s 360 องศาเซลเซียส! ค่าสุดท้าย = 1440 องศา เซลเซียส/s! สิ้นสุดขั้นตอนเวลา = 4 วินาทีฤดูใบไม้ผลิที่ตั้งเพื่อสร้างข้อจำกัดสปริงในกลไกการเคลื่อนไหว คุณไม่จำเป็นต้องสร้างโมเดล CAD ใด ๆ (ใบไม้ผลิ) เพียงคลิกขวาบนสปริง / dampers (กองจำกัดออกแบบแผนภูมิเคลื่อนไหว) และเลือกเพิ่มเส้นสปริง/เพิ่มอุปกรณ์ลดความเชิง"จำลองพารามิเตอร์! เวลา = 5 วินาที! เฟรม = 500คำนวณระยะทาง z เลื่อนและหมุนคอหมายเหตุ:องค์ประกอบทั้งหมดเพื่อสร้างแอสเซมบลีข้าหลวงที่มา คำนึงถึงการสร้างจำลองของกลไกนี้ต้องลังประกอบผู้ว่าราชการก่อนZข้อมูลเพิ่มเติมใช้อุปกรณ์นี้กับเครื่องยนต์ไอน้ำมีความสำคัญมากในการประวัติเทคโนโลยีเนื่องจากเป็นผู้ก่อตั้งตระกูลดีอุปกรณ์สำหรับการควบคุมอัตโนมัติติดตั้ง ถ้าเครื่องยนต์ได้รับความเร็วมากเกินไป เหวี่ยงขับรถลูกและลูกวาล์วไอน้ำ เครื่องยนต์ที่ชะลอตัวแล้วชนิดของผลป้อนกลับเชิงเส้นระบบควบคุมระบบควบคุมสัดส่วนได้ คลาสสิค 2เครื่องจักรกลอย่างลอยชามน้ำการจัดสัดส่วนวาล์วและลูกบินผู้ว่าราชการระบบควบคุมสัดส่วนมีความซับซ้อนมากกว่าระบบการควบคุมปิดเช่นการเครื่องควบคุมอุณหภูมิ แต่เป็นสัดส่วนทฤษฎีบูรณาการอนุพันธ์ (PID) ควบคุมระบบใช้ง่ายกว่าอย่างเช่นรถยนต์เรือควบคุมมีตัวควบคุมปิดเช่นขับรถโดยใช้พลังงานเต็มหรือไม่ควบคุมความเร็วของ พลังงานจะได้จนถึงความเร็วของเป้าหมาย และพลังงานแล้วจะถูกเอาออก เพื่อให้รถลดความเร็ว เมื่อความเร็วตกต่ำกว่าเป้าหมายอีกครั้งจะสามารถใช้เต็ม จะเห็นได้ว่า นี้คือควบคุมไม่ควบคุมสัดส่วนคือ ไดรเวอร์ส่วนใหญ่วิธีควบคุมความเร็วของรถ ถ้าเป็นรถที่เป้าหมายความเร็วและความเร็วเพิ่มขึ้นเล็กน้อย พลังจะลดลงเล็กน้อย หรือในสัดส่วนข้อผิดพลาด (ที่เกิดขึ้นจริงเทียบกับเป้าหมายความเร็ว), เพื่อ ให้รถลดความเร็วทีละน้อยจนถึงเป้าหมายชี้น้อยมาก ถ้ามี "overshoot" จึงผลและควบคุมมากนุ่มกว่าปิดควบคุมRefinements เพิ่มเติมเช่นการควบคุม PID จะช่วยชดเชยสำหรับตัวแปรเพิ่มเติมเช่นฮิลล์ ที่จำนวนพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่กำหนดจะแตกต่างกัน ซึ่งจะจะลงบัญชี โดยเป็นฟังก์ชันของตัวควบคุม PID

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ME345
การสร้างแบบจำลองและการจำลองแบบแรงเหวี่ยงวิเคราะห์ว่าการรัฐในด้านวิศวกรรมอุปกรณ์ใด
ๆ
ที่ควบคุมความเร็วของเครื่องหรือเครื่องมือที่โดยปกติการควบคุมการบริโภคน้ำมันเชื้อเพลิงหรือไอน้ำที่เรียกว่าผู้ว่าราชการ.
ผู้ว่าราชการแรงเหวี่ยงเป็นชนิดที่เฉพาะเจาะจงของผู้ปกครองที่ควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์โดยการควบคุมปริมาณของน้ำมันเชื้อเพลิงเข้ารับการรักษาเพื่อที่จะรักษาความคงที่อยู่ใกล้ความเร็วสิ่งที่โหลดหรือเงื่อนไขการจัดหาน้ำมันเชื้อเพลิง โดยจะใช้หลักการของสัดส่วนการควบคุม. มันเป็นส่วนใหญ่เห็นได้ชัดในเครื่องยนต์ไอน้ำที่มันควบคุมการเข้ารับการรักษาของไอน้ำเข้าไปในกระบอกสูบ (s) นอกจากนี้ยังพบในเครื่องยนต์สันดาปภายในและเชื้อเพลิงนานัปการกังหัน. อุปกรณ์แสดงจากรถจักรไอน้ำ มันจะเชื่อมต่อไปยังวาล์วปีกผีเสื้อและกับผู้เสนอญัตติสำคัญ (ไม่แสดง) การกระทำของผู้ว่าราชการจังหวัดจะขึ้นอยู่กับแรงเหวี่ยง. ในฐานะที่เป็นความเร็วของการเพิ่มขึ้นของผู้เสนอญัตติสำคัญที่แกนกลางของผู้ว่าราชการจังหวัดหมุนในอัตราที่เร็วและทั้งสองฝูงย้ายออกและการเคลื่อนไหวนี้ถูกแปลโดยชุดของแท่งและแขนกับวาล์วปีกผีเสื้อลดขนาดรูรับแสงของมัน อัตราการอบไอน้ำเข้าสู่ถังจะลดลงจึงและความเร็วของผู้เสนอญัตติสำคัญตก ถ้าความเร็วของผู้เสนอญัตติสำคัญตกผลย้อนกลับเกิดขึ้นและวาล์วปีกผีเสื้อเปิดต่อไป. ในคำอื่น ๆ เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้นเครื่องยนต์มากเกินไปลูกบินออกและก่อให้เกิดวาล์วลำต้นจะปิดเพื่อให้เครื่องยนต์ทำงานช้าลง. ตรงข้ามที่เกิดขึ้นเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์ลดลงมากเกินไป. คำชี้แจงปัญหา: กลไกราชการที่ปรากฏข้างต้นมีความเร็วเชิงมุมเริ่มต้นของ 360 องศา / วินาทีและในช่วง4 วินาทีความเร็ว ngular เพิ่มขึ้น 1,440 องศา / วินาที (ความเร็วเริ่มต้นที่ 360 องศา / วินาที) มีฤดูใบไม้ผลิการบีบอัด (ซึ่งการปรับเปลี่ยนของการออกแบบเดิม) ซึ่งมีความแข็งของ k = 0.9 N / mm (สิ่งที่ทำให้ชื้น = 0.1 N-วินาที / mm) และมีการเชื่อมต่อจากศูนย์กลางด้านบนของตัวเลื่อนไปหมุนปกที่ซี = 345mm. ในฐานะที่เป็นผู้ว่าราชการหมุนกำหนดซีระยะทางที่สอดคล้องกับสูงสุดการบีบอัดของฤดูใบไม้ผลิ (เมื่อลูกบินอยู่ด้านบน). หมายเหตุ: เพื่อที่จะเพิ่มการเคลื่อนไหวให้ใช้ข้อมูลต่อไปนี้เพิ่มการเคลื่อนไหว! ฟังก์ชั่น = ขั้นตอน! ค่าเริ่มต้น = 360 องศา / วินาที! มูลค่าสุดท้าย = 1,440 องศา / วินาที! เวลาสิ้นสุดขั้นตอน = 4 วินาทีฤดูใบไม้ผลิพื้นที่เพื่อสร้างข้อจำกัด ในฤดูใบไม้ผลิในกลไกการเคลื่อนไหวที่คุณไม่ได้มีการสร้างรูปแบบใดCAD (ฤดูใบไม้ผลิ) เพียงคลิกขวาบนสปริง / กระโปรง (จำกัด กองกำลังในการออกแบบการเคลื่อนไหวต้นไม้) และเลือกเพิ่มในฤดูใบไม้ผลิเชิงเส้น / เพิ่มสิ่งที่ทำให้ชื้นเชิงเส้น"พารามิเตอร์จำลองเวลา = 5 วินาที! เฟรม = 500! คำนวณระยะทางที่ซีระหว่างการเลื่อนและหมุนคอหมายเหตุ: องค์ประกอบทั้งหมดในการสร้างผู้ว่าสภาจะจัด; คำนึงถึงในการสร้างแบบจำลองของกลไกนี้คุณต้องลังการชุมนุมผู้ว่าราชการจังหวัดเป็นครั้งแรก. Z ข้อมูลเพิ่มเติมการประยุกต์ใช้อุปกรณ์นี้เพื่อรถจักรไอน้ำที่มีความสำคัญอย่างยิ่งในประวัติศาสตร์เทคโนโลยีเพราะมันเป็นผู้ก่อตั้งของครอบครัวที่ดีของอุปกรณ์สำหรับการติดตั้งการควบคุมอัตโนมัติ. ถ้าเครื่องยนต์ได้รับ ความเร็วที่มากเกินไปแรงเหวี่ยงขับรถลูกและลูกวาล์วไอน้ำ เครื่องยนต์แล้วชะลอตัวระบบการควบคุมสัดส่วนเป็นประเภทของระบบการควบคุมการตอบรับเชิงเส้น สองคลาสสิกตัวอย่างกลเป็นโถชักโครกลอยวาล์วสัดส่วนและบินลูกผู้ว่าราชการ. ระบบการควบคุมสัดส่วนมีความซับซ้อนกว่าระบบการควบคุมเปิดปิดเหมือนเทอร์โม แต่ง่ายกว่าสัดส่วน-หนึ่ง-อนุพันธ์ (PID) ระบบการควบคุม ใช้ในสิ่งที่ต้องการการควบคุมเรือรถยนต์. ตัวควบคุมเปิดปิดเป็นเหมือนการขับรถโดยใช้ทั้งอำนาจเต็มหรืออำนาจในการควบคุมไม่มีความเร็ว อำนาจจะอยู่จนกว่าเป้าหมายความเร็วถึงแล้วอำนาจจะถูกลบออกเพื่อให้รถลดความเร็ว เมื่อความเร็วต่ำกว่าเป้าหมายที่เต็มไปด้วยพลังอีกครั้งจะนำมาใช้ จะเห็นได้ว่านี้คือการควบคุมที่ไม่ดี. ควบคุมสัดส่วนเป็นวิธีการขับรถส่วนใหญ่ควบคุมความเร็วของรถ ถ้ารถที่ความเร็วเป้าหมายและความเร็วที่เพิ่มขึ้นเล็กน้อยพลังงานจะลดลงเล็กน้อยหรือในสัดส่วนที่ข้อผิดพลาด(ที่เกิดขึ้นจริงเมื่อเทียบกับเป้าหมายความเร็ว) เพื่อให้รถลดความเร็วและค่อยๆถึงจุดเป้าหมายที่มีน้อยมากถ้าใด ๆ "แหก" ดังนั้นผลที่ได้คือการควบคุมมากนุ่มนวลกว่าเปิดปิดควบคุม. การปรับแต่งเพิ่มเติมเช่นการควบคุม PID จะช่วยชดเชยสำหรับตัวแปรเพิ่มเติมเช่นเนินเขาที่ปริมาณของพลังงานที่จำเป็นสำหรับการเปลี่ยนแปลงความเร็วที่กำหนดจะแตกต่างกันซึ่งจะเป็นคิดโดยฟังก์ชั่นหนึ่งของการควบคุม PID

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

me345 การสร้างแบบจำลองและการวิเคราะห์ราชการ

แรงเหวี่ยงในวิศวกรรม อุปกรณ์ใด ๆที่ควบคุมความเร็วของเครื่องจักรหรือเครื่องยนต์ที่มักจะโดย
ควบคุมการบริโภคของเชื้อเพลิง หรือไอน้ำ เรียกว่า เจ้าเมือง
ผู้ว่าราชการหอยโข่งชนิดที่เฉพาะเจาะจงของราชการที่ควบคุมความเร็วของเครื่องยนต์โดยการควบคุม
ปริมาณเชื้อเพลิงเข้า เพื่อรักษาใกล้คงที่
ความเร็วที่โหลดหรือเงื่อนไขการจัดหาเชื้อเพลิง จะใช้หลักการของการควบคุมสัดส่วน
.
มันเห็นชัดในไอน้ำเครื่องยนต์ที่ควบคุมการรับเข้าของไอน้ำ
ในกระบอก ( s ) นอกจากนี้ยังพบในเครื่องยนต์สันดาปภายในและนานาเนกเชื้อเพลิง

อุปกรณ์กังหัน แสดงจากเครื่องจักรไอน้ำ มันเชื่อมต่อกับวาล์วปีกผีเสื้อและ
mover นายก ( ไม่แสดง )การกระทำของรัฐขึ้นอยู่กับแรงเหวี่ยง .
เมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น ผู้เสนอญัตติ นายก แกนกลางของราชการหมุน
อัตราที่รวดเร็วขึ้น และสองฝูงย้ายร่างและการเคลื่อนไหวนี้ถูกแปลโดย
ชุดของแท่งและแขนเพื่อเค้นวาล์ว ลดการรู อัตราของไอน้ำ
ใส่กระบอกจึงลดลง และความเร็วของผู้เสนอญัตติสำคัญ ฟอลส์ ถ้า
ความเร็ว mover นายกตกกลับผลเกิดขึ้นและวาล์วปีกผีเสื้อเปิด

เพิ่มเติม ในคำอื่น ๆเมื่อความเร็วรอบของเครื่องยนต์ที่เพิ่มขึ้นมากเกินไป ลูกบินออกไป และทำให้
ก้านวาล์วเพื่อปิด ดังนั้นเครื่องยนต์ช้าลง ตรงกันข้ามเกิดขึ้นเมื่อความเร็วรอบเครื่องยนต์ลดลงมากเกินไป
.

แจ้งปัญหา :เจ้าเมืองกลไกที่แสดงข้างต้นได้เริ่มต้นความเร็วเชิงมุม 360 องศา / s
4 วินาที ngular ความเร็วเพิ่ม 1440 องศา / วินาที ( ความเร็วเริ่มต้น 360
องศา / วินาที ) มีฤดูใบไม้ผลิการบีบอัด ( การเปลี่ยนแปลงของการออกแบบเดิม ) ซึ่งมีความแข็ง
k = 0.9 N / mm ( damper = 0.1 n-sec / mm ) และเชื่อมจาก
ตรงกลางด้านบนของแถบเลื่อนไปหมุนคอที่ Z = 345mm .
เป็นผู้ว่าการหมุนหาระยะ Z ที่สูงสุด
การบีบอัดของฤดูใบไม้ผลิ ( เมื่อลูกบอลลอยอยู่ด้านบน )
หมายเหตุ : เพื่อเพิ่มการเคลื่อนไหวให้ใช้ข้อมูลต่อไปนี้ เพิ่มการเคลื่อนไหว

! ! ขั้นตอนการทำงาน =
! ค่าเริ่มต้น = 360 องศา / s
! สุดท้ายค่า = 1440 องศา / s
! จบขั้นตอนเวลา = 4 วินาที


พื้นที่ฤดูใบไม้ผลิเพื่อสร้างกลไกสปริงข้อจำกัดในการเคลื่อนไหว คุณไม่ต้อง
สร้างรุ่น CAD ( ฤดูใบไม้ผลิ ) , เพียงแค่คลิกขวาบนสปริง dampers ( บังคับข้อจำกัด
บนต้นไม้เคลื่อนไหวการออกแบบ ) และเลือกเพิ่มสปริงเชิงเส้นเชิงเส้นแบบจำลองพารามิเตอร์ " เพิ่มแดม

! ! เวลา = 5 วินาที
! เฟรม = 500
คำนวณระยะทาง ซี ระหว่างเลื่อนและหมุนคอ

หมายเหตุ :