机械控制课程教学研究

一、杠杆故障分析与故障仿真

反馈杠杆不灵活、卡塞或变形会导致反馈装置的迟缓率过大，反馈时间常数增大，造成转速波动，调节时间变长。中线1为杠杆故障导致反馈延迟的仿真曲线。故障状态下，系统超调量增加，转速波动严重。

二、调节弹簧故障分析与故障仿真

弹簧疲劳失效是透平机械转速控制系统的常见故障，弹性减弱甚至完全失去。在弹簧弹性减弱时反馈装置的反馈时间常数会增大。2线2为调节弹簧弹性减弱的曲线，调节时间加长，达不到所要求的设定转速。

三、错油门滑阀卡死故障分析与故障仿真

透平机械的工作条件比较复杂，易导致液压油路的污染，使错油门中掺杂大量的污染颗粒，这些颗粒会导致错油门滑阀卡死。卡死以后就会使转速控制系统的液压放大与反馈环节失去作用。线3为错油门滑阀卡死工况（液压放大与反馈环节失效）的仿真曲线。错油门滑阀卡死时转速稳定在某一转速状态，达不到设定转速值。

四、错油门滑阀节流口堵塞故障分析与故障仿真

由于长时间工作，错油门中的油可能会被外界的杂质或部件间的磨损掉下铁屑污染，而这些杂质与铁屑可能会堆积在错油门滑阀节流口处，使节流口的周向宽度变小。节流口的周向宽度变小导致液压放大器的增益系数减小，这种故障会造成液压放大器对输入信号的放大程度减小，使油动机的反应变缓，整个调节系统调节时间加长。线4为错油门滑阀节流口堵塞的曲线。故障曲线15秒仍未达到设定转速，并且出现了小频率的转速波动。

五、错油门出液压油泄漏故障分析与故障仿真

错油门处液压油泄漏后，会导致进入错油门的油压力降低，进而使通过错油门滑阀节流口的液压油流速降低，流速降低以后，液压放大器的增益系数变小，故障现象与错油门滑阀节流口堵塞相似。如果油压继续降低，直到无法推动油动机动作，则会使之后的放大反馈环节失效，故障现象与错油门滑阀卡死相似。通过透平机械控制系统各元件故障分析，构建故障模型，融合Matlab软件中Simulink仿真工具，可以非常直观地使学生了解透平机械控制系统建模、仿真的过程。将Simulink仿真软件应用于透平机械控制的本科生教学过程中,有助于学生理解，必将有利于取得较好的教学效果。

作者：谢春玲 单位：烟台大学海洋学院