Электрогидравлическая следящая система

(59 4 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ титута Гипролоцерковскии, . А. Еременко, М. Салтанова СССР1985.ЕСКАЯ СЛ к области гидано в приводах манипуляторов. ить точность и озможности сис закреплены8, 9, подклюИ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Донецкий филиал Инсуглеавтоматизация(57) Изобретение относитсяроавтоматики и м.б. использовпромышленных роботов иИзобретение позволяет повысрасширить функциональные втемы. На рабочем органекорпуса распределителей (Р) 801317189 ченных к гидроцилиндрам 1,.2. Подвижные подпружиненные элементы 15, 16 Р 8, 9 соединены с валом 11 гидромотора 10 управления с помощью микрометрических винтов 12, 13 и двуплечего рычага 14. Вал 11 соединен с датчиком 5 угла поворота и закреплен на рабочем органе 3 с возможностью поворота. С полостями гидромотора 1 О сообщены выходы эл. гидравлического усилителя 4, а его вход сообщен со сравнивающим преобразователем 7. Преобразователь 7 м.б. выполнен в виде двух сумматоров, релейного усилителя и параллельно включенных пропорционального дифференцирующего и интегрирующего усилителей. В результате работы релейного усилителя возникает скользящий режим работы, обеспечивающий высокую статическую точность контура, при этом параметры переходного процесса не зависят от параметров объекта. 1 з.п. ф-лы, 5 ил.Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в приводах промышленных роботов и манипуляторов.Целью изобретения является повышение точности и расширение функциональных возможностей.На фиг. 1 изображена предлагаемая электрогидравлическая следящая система; на фиг. 2 - структурная схема сравнивающего преобразователя; на фиг. 3 - статическая характеристика электрогидравлического усилителя; на фиг. 4 - график скорости поворота вала гидромотора; на фиг. 5 - статическая характеристика разомкнутого контура привода гидромотора.Электрогидравлическая следящая система содержит два встречно включенных исполнительных гидроцилиндра 1 и 2, соединенных с поворотным рабочим органом 3, электрогидравлический усилитель 4, датчик 5 угла поворота, задатчик 6 и сравнивающий преобразователь 7, подключенный выходом к входу усилителя 4 и входами - задатчику 6 и датчику 5. Система снабжена распределителями 8 и 9, корпуса не показаны) которых закреплены на рабочем органе 3, и гидромотором 10 управления, вал 11 которого соединен с датчиком 5, закреплен с возможностью проворота на рабочем органе 3 и соединен с помощью дополнительно установленных микрометрических винтов 12 .и 13 и двуплечего рычага 14 с подвижными подпружиненными элементами 15 и 16 распределителей 8 и 9, подключенных к гидроцилиндрам 1 и 2, а усилитель 4 соединен выходами с полостями не показаны) гидромотора 10. Вал 11 установлен на подшипнике 17 качения и подшипнике 18 скольжения. Усилитель 4 имеет прямой и инверс ный выходы 19 и 20.Сравнивающий преобразователь 7 выполнен в виде релейного усилителя 21, а также образующих ПИД - регулятор 22, первого и второго сумматоров 23 и 24 и параллельно включенных пропорционального дифференцирующего и интегрирующего усилителей 25 - 27, причем входы сумматора 23 подключены к задатчику 6 и датчику 5, а выход - к входам усилителей 25 - 27, выходы которых соединены с входами сумматора 24, а выход последнего, через усилитель 21 - с входом усилителя 4. Усилители 25 - 27 имеют коэффициенты передачи К., Ко, Ки, Усилитель 27 снабжен стабилитроиами 28 и 29, обеспечивающими ограничение выходного сигнала Еусилителя 27 по амплитуде, Уровень ограничения + Ъ определяется из соотношенияЧс= (К,ЛХ/гав)+К.ЛХ+Коас, (1) где ЛХ - заданное перерегулирование сигнала датчика 5;%с - максимальная скорость изменения сигнала датчика 5.Соотношение коэффициентов усиления усилителей 25 и 26 составляет2 Т( (К ),12) где Т - постоянная времени усилителя 4. Усилитель 4 выполняется с внутренней отри 5 цательной обратной связью по перепаду давлений на выходах 19 и 20. Гистерезис Рю усилителя 4 должен соответствовать соотношениюМАХ/ЛР ЛР/(Рь 13)10где ЛР и ЛР - разности перепадов давлений на выходах 19 и 20.Распределители 8 и 9 соединены с напорнойи сливной линиями 30 и 31.15Электрогидравлическая следящая система работает следующим образом.С задатчика 6 на вход преобразователя7 подается задающий сигнал , по которому сформируется ьходной сигналусилителя 4.20 Усилитель 4 вырабатывает гидравлический сигнал перепада давлений ЛР, подаваемый в полости гидромотора О. Вал 11с рычагом 14 поворачивается, например,по часовой стрелке (д, р и ЛР положительны), В результате вращения поворотного вала 11 с двухплечим рычагом 14микрометрический винт 12 утапливает элемент 15 распределителя 8 и напорная линия 30 оказывается соединенной с гидроцилиндром 1. В то же время микрометрический винт 13 отходит от элемента 16 распределителя 9, освобождая его. Будучи подпружинен, элемент 16 распределителя 9 выходит из его корпуса и распределитель соединяет сливную линию 31 с гидроцилиндром 2.Гидроцилиндры 1 и 2 начинают поворачивать рабочий орган 3 по часовой стрелкетак, что он отслеживает положение двухплечего рычага 14,По мере движения поворотного вала11 выходной сигнал х датчика 5 угланарастает и вычитается из выходного сигна 40 ла 1 уставки) д задатчика 6, сводя к ну.лю рассогласование Е. Когда величина Ястанет близкой к нулю, сигналы р и ЛРтакже уменьшаются, и поворотный вал 11прекращает движение. При этом валом 11будет отработана уставка д. Как только вал11 останавливается, дальнейшее движениеприводит к тому, что элемент 15 распределителя 8 выходит из его корпуса, таккак микрометрический винт 12 отстает, аэлемент 16 распределителя 9 набегает намикрометрический винт 13 и утапливается,50 Напорная линия 30 отключается от гидроцилиндра 1, а сливная линия 31 - от гидроцилиндра 2 и электрогидравлическая следящая система занимает новое устойчивое положение, отследив задающий сигнал д.При уменьшении величины д знаки сигналови ЛР изменяются на противоположные и все описанное выше повторяется с той разнице, что движение происходит133в обратном направлении, против часовой стрелки.Настройкой длины винтов 12 и 13 можно регулировать начальное перекрытие распределителей 8 и 9, сводя его практически к нулю.Работа преобразователя 7, формирующего алгоритм преобразования сигнала Я рассогласования в управляющей сигнал р усилителя 4, происходит следующим образом.Входные сигналы уставки д и обратной связи х подаются на входы первого сумматора 23. Сумматор 23 выделяет сигнал Е рассогласования следящего сервопривода. Сигнал Е проходит по трем параллельным каналам: пропорциональному, содержащему усилитель 25 с коэффициентом передачи К и выдающему выходной сигнал Ь, дифференциальному, содержащему диф ференцирующий усилитель 26 с постоянной дифференцирования Кв и выдающему выходной сигнал бс и интегральному, содержащему интегрирующий усилитель 27 с постоянной интегрирования Ки и выдающему выходной сигнал кои,Выходные сигналы Еп, о, с поступают на входы второго сумматора 24 и подвергаются нелинейному преобразованию посредством релейного усилителя 21, который формирует непосредственно управляющий сигнал р для усилителя 4. В результате работы релейного усилителя 21 возникает скользящий режим работы при этом параметры переходного процесса (перерегулирования, время переходного процесса при ступенчатом возмущении) не зависят от параметров объекта, а определяются параметрами Кп, Ки, Кблока управления. Скользящий режим обеспечивает высокую статическую точность контура гидромотора 10.)Рс) ( онКсрмах где Е - скорость изменения рассогласования Я.Из соотношений (6) видно, что при р)ь)0 гидромотор 10 разгоняется, а при ь(0 - ЗО тор озится.Рассматривая движение гидромотора 10при отработке задающего сигнала (ступенчатой уставки д=сопз 1) и постоянном управляющем воздействии р=сопз 1, проинтегрируем уравнение (7) с целью получения З 5 уравнения фазовых траекторий разгона и торможения следящего сервопривода контура гидромотора 10 в виде- 2 Тв+2 а агс 1 д + С 1, р 6)0, Е=40 - 2 Те+2 а агс 1 д + С 2, Рб(0, (8) где р, К 1, К - постоянные коэффициенты;Т - постоянная времени обмоткиусилителя 4;1 - ток обмотки усилителя 4;1 - время;15 Р, - эквивалентное противодавление нагрузки гидромотора 1 О,Введем обозначения:б = з 1 п(ЛР - Ре),(5)Рь = К (РК,р - Рс)б (6)Из системы (4) с учетом соотношений20 (5) и (6) после исключения времени ( можнополучить уравнение фазовых траекторийследящего сервопривода контура гидромотора 1 О в дифференциальном видеаЕ= р -- рх 21 ДРДля существования скользящего режима необходимо, чтобы статическая характеристика разомкнутого контура имела однозначность в начале координат. Это достигается тем, что управление гидромотором 10 осуществляется путем задания перепада давлений ЛР (за счет охвата отрицательной обратной связью по выходному перепаду давлений усилителя 4). При этом за счет сухого трения, определяющего зону нечувствительности, статическая характеристика разомкнутого контура имеет вид, показанный на фиг. 5, который обеспечивается, если выполняется условие (3), иначе результирующая статическая характеристика останется чисто гистерезисной и скользящий режим не возникнет. Управление гр описывается следующей системой уравнений, (считая, что р - напряжение на обмотке усилителя 4): где Еа(а=)Рбе из обозначений (5) и (6),С, С - постоянные интегрирования,зависящие от начальных условий.Анализ фазовых портретов в соответст 45 ствии с соотношениями (8) показывает, чтоскользящий режим существует, если(р(1) = (рхпах здп(КпЯ+Кд 6), (9) 50 причем Кп и Квудовлетворяют неравенству (2)В соотношении (9) не учтена интегральная составляющая Еа закона регулирования, которая играет важную роль в повышении 55 помехоустойчивости следящего сервоприводаПри действии периодических (сетевых)помех за счет вибрационной линеаризации коэффициент усиления релейного усилителя(10) ений (13) Таким об ения усли (ограничи вание ЛХ в и (12) по разом, за теля 27 ать) мак допустим С учетом соотно чим соотношение ( вая уровень огран можно регулироват мальное перерегули пределах. ых Использование п идравлической следя беспечить высокую т ие при расширении 21 для низких частот сильно уменьшается (в 10 - 100 раз), При этом в рассогласовании Е появляется статическая ошибка, устраняемая интегральной составляющей Еи закона регулирования,Однако наличие интегральной составляющей приводит к возникновению перерегулирования Лх. При условии, что величина постянной времени Т достаточно мала и скорость % гидромотора 10 следящего сервопривода может меняться скачком от (+%о) до ( - %о) уравнения для сигналов Еп, Е, Ь, считая начальным моментом начало набора перерегулирования, имеют вид При этом необходимо учесть, что до момента Л 1 работа полного перерегулирования ЛХ и реверсирования регулируемая величина Х изменяется с постоянной максимальной скоростью %оХ = д + ЛХ = д + % Л 1 (11) Из соотношения (11) видно, что ; = - ЬХ = - %оЛ 1. (12)Решение системы (10) совместно с соотношением (12) дает редлагаемой электрощей системы позволяет очность и быстродейстобластей устойчивости 10 15 20 25 30 в пространстве параметров системы и повышении ее помехоустойчивости. Все это расширяет функциональные возможности и область применения системы. 1. Электрогидравлическая следящая система, содержащая два исполнительных гидроцилиндра, соединенных с поворотным рабочим органом, электрогидравлический усилитель, датчик угла поворота, задатчик и сравнивающий преобразователь, подключенный выходом к входу электрогидравлического усилителя, а входами - к задатчику и датчику угла поворота, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности и расширения функциональных возможностей, система снабжена двумя распределителями, корпуса которых закреплены на рабочем органе, и гидромотором управления, вал которого соединен с датчиком угла поворота, закреплен с возможностью поворота на рабочем органе и соединен с помощью дополнительно установленных микрометрических винтов и двуплечего рычага с подвижными элементами распределителей, подключенных к гидроцилиндрам, при этом электрогидравлический усилитель соединен выходами с полостями гидромотора управления,2. Система по п, 1, отличающаяся тем, что сравнивающий преобразователь выполнен в виде двух сумматоров, релейного усилителя и параллельно включенных пропорционального, дифференцирующего и интегрирующего усилителей, причем входы первого сумматора подключены к задатчику и датчику угла поворота, а выход - к входам параллельно включенных усилителей, выходы которых соединены с входами второго сумматора, а выход последнего через релейный усилитель - с входом электро- гидравлического усилителя.