Электрогидравлический следящий привод

(51 В 9/ НИЕ ИЗОБРЕТОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСН ческий олит и Никола институт пееваельный(57) Изобретенвано в станкахтах. Цель изойточности и над АВЛИЧЕСКИЙ СЛ оыть испол енных рой повыше ние ивода, Да ожетромышл етен жнос ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) Авторское свидетВ 1195076, кл. Г 15 В и 21 и 26 т-ры и давления жидкост во вращающихся частях гидромотора через нелинейные блоки 22 и 27 соединены с входами блока умножения (БУ) 23.Выход БУ 23 соединен с входами БУ 24и 28. Второй вход БУ 24 соединен свыходом первого дифференцирующегозвена 19, а выход через апериодическое звено 25 - с положительным входомвторого сумматора 17. Второй вход БУ28 соединен с датчиком 12 скорости,а выход - с отрицательным входом первого сумматора 14, к другому отрицательному входу к-рого через релейныйэлемент 29 подключен датчик 12. Привод инвариантен к переменному моментуинерции и моменту вязкого трения, чтоповышает его точность и устойчивостьв широком диапазоне их и менения.илИзобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано вследящих системах станков и промышленных роботов.5Цель изобретения - повышение точности и надежности.На чертеже изображена схема электрогидравлического следящего привода.Электрогидравлический следящий 10привод содержит задающее устройство(не покаэано), измеритель 1 рассогласования, первый блок 2 умножения, последовательно соединенные усилитель 3и привод 4 регулирующего органа (не 15показан) насоса 5, связанного гидролиниями б и 7 с гидромотором 8 с редуктором. Вал 9 гидромотора 8 соединен с объектом 10 регулирования, датчиком 11 положения, датчиком 12 скорости и датчиком момента (не показан),Привод содержит также последовательно соединенные датчик 13 перепададавлений в гидролиниях 6 и 7, первый 25сумматор 14, интегратор 15, первыйблок 16 деления, а также второй сумматор 17. Датчик 13 соединен с первым(положительным) входом сумматора 14.Датчик момента соединен с вторым (отрицательным) входом первого сумматора 14, датчик 12 скорости - с входомделителя первого блока 16, а датчик11 положения - с отрицательным входомизмерителя 1 рассогласования.35Привод включает также апериодическое звено 18 второго порядка и двапоследовательно соединенных дифференцирующих звена 19 и 20 с замедлением.При этом выход измерителя 1 рассогла сования через апериодическое звено 18соединен с одним из входов второгосумматора 17, а через дифференцирующие звенья 19 и 20 и один из входовпервого блока 2 умножения - с другим 45входом второго сумматора 17, выходкоторого соединен с усилителем 3. Выход блока 16 деления соединен с вторым входом первого блока 2 умножения.Кроме того, привод содержит последовательно соединенные датчик 2150температуры, первый нелинейный блок22, второй блок 23 умножения, третийблок 24 умножения и апериодическоезвено 25, выход которого подключен ктретьему входу второго сумматора 1755а также последовательно соединенныедатчик 26 давления и второй нелинейный блок 27, выход которого соединен с вторым входом второго блока 23 умножения, а четвертый блок 28 умножения, первый и второй входы которогоподключены соответственно к выходамдатчика 12 скорости и второго блока23 умножения, а выход - к третьему,(отрицательному) входу первого сумматора 14, четвертый (отрицательный)вход которого через релейный элемент29 подключен к выходу датчика 12 скорости, а второй вход третьего 24 блока умножения соединен с выходом первого дифференцирующего звена 19 с замедлением. Звенья 18, 19, 20 и 25 образуют корректирующее устройство привода,На чертеже введены следующие обозначения: оз и Ы - соответственносигналы положения вала 9 с задающегоустройства и с датчика 11 положения,ь - сигнал скорости с датчика 12 скорости; И - момент на валу 9; Рф -сигнал с датчика 13 перепада давленияв гидролиниях б и 7, Рм - сигнал сдатчика момента; / - величина рассогласования (ошибка привода).Электрогидравлический следящийпривод работает следующим образом.Сигнал д через усилитель 3 поступает на привод 4 регулирующего органанасоса 5, который, создавая поток рабочей жидкости в гидролиниях 6 и 7,воздействует на гидромотор 8, изменяющий положение объекта 10 регулирования, уменьшая рассогласование омеждувходным сигналом 4 и сигналом с датчика 11 положения. Для устранения отрицательного влияния переменного момента инерции объекта 10 регулирования и момента вязкого трения на качественные показатели работы всегопривода служит корректирующее устройство, включающее апериодическое звено 18 второго порядка, первое и второе дифференцирующие звенья 19 и 20с замедлением и апериодическое эвено 25. Причем коэффициенты усиленияпоследовательногосоединения дифференцирующих звеньев 19 и 20 изменяются в зависимости от изменения моментаинерции объекта 10 регулирования, аапериодического звена 25 - в зависимости от изменения, коэффициента вязкого трения.Передаточная функция электрогидравлического следящего привода в разомкнутоМсостоянии может быть представлена в виде13995 21намические свойства электрогидравлического следящего привода при изменении 3 и Ке в широких пределах. В отдельных случаях возможна даже потеряустойчивости его работы.Для сохранения неизменнымч динамических свойств электрогидранлическогоследящего привода необходимо стабилизировать все параметры передаточнойфункции М(Р). Для этого служит корректирующее устройство с передаточной1 ООдЧ , 100 К ЧТТ,Р + 1) (ТтР + 1)где Т и Т 1 - некоторые неизменныепостоянные времени, которые можно выбирать,исходя из требований кдинамическим свойствампривода.Параметры передаточной функцииН(Р) необходимо подстраивать с учетом текущего значения момента инерции(5)Из выражения (5) видно, что всепараметры передаточной функции У(Р)остаются постоянными, а значит постоянными сохраняются динамические свойства и качественные показатели всего Р А(Е)Кнгм,(е),1003 Ч 100 КвЧУ(; -- Р + --- Р+ 1)РК Ю КРФ(3)где т - угол поворота регулирующегооргана насоса 5;1 - передаточное отношение реРдуктора;40 электрогидравлического следящего привода в целом, т.е, точность и устойчивость привода не зависят от изменений Л и К в.Коррекция И(Р) осуществляется с помощью апериодического звена 18 второго порядка с передаточной функцией Ин ввК = т- - д )У фИ,1,Ы - характерные объемы насоса 5и гидромотора 8;К, у- коэффициенты пропорциональности;Я - скорость вращения насоса 5;Ч - объем рабочей жидкости вгидролинии 6 или 7 нагнетания и полости нагнетания насоса 5;Л - общий момент инерции вращающихся частей гидромотора 8и объекта 10 регулирования,Р - символ дифференцирования.Параметры передаточной функции И(Р) являются переменными, если переменными являются 3 и К . В результате значительно изменяются и дидвух дифференцирующих звеньев 19 и 20 с замедлением, причем И 1 в(Р) и И о(Р) имеют вид КР1 о( ) (т Р + 1)ф100 Чгде К,К 1 = КЕ фа также апериодического звена 25 спередаточной функцией вида ЫИ)д (Р)к(Р) 11 э(Р) 11 Р (Р) нгм (Р) ф(1) где У(Р) - передаточная функция при 5вода;Ч(Р),ИР(Р) - соответственно передаточные функции усилителя 3 и регулирующего органа насоса 51 1001,(Р) - передаточная функция корректирующего устройства;Ы(Р) - передаточная функция гидропередачи, состоящей изнасоса 5 и гидромотора 8. 15Выражение для определения момента, развиваемого гидромотором 8 с учетом моментов сухого и вязкого трения, принимает вид:М= 001 У Р =й й+ М/3. + Квжд+ 20 где Кь - коэффициент вязкого трения;М- момент сухого трения;Л - момент инерции вращающихсячастей гидромотора 8 и объекта 10, приведенный к валугидромотора 8.С учетом выражения (2) передаточная функция Ю ,(Р) принимает вид (при формировании Ы ,(Р) М , пола гается равным нулю)(Т,Р + 1)Для настройки параметров У(Р) по текущему значению .1 и К в используются первый блок 2 умножения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный величине текущего момента инерции привода 3, а также третий блок 2 ч умножения, на первый вхоц 10 которого подается сигнал, пропорциональный величине К . В результате формируемое корректирующее устройство имеет передаточную функцию, точно соответствующую выражению (4). 15Сигнал, пропорциональный 3, формируется следующим образом.Согласно выражению (2) величина Л определяется из соотношения1(0 01 УдР - М/1 р КвР 4 М стр)с)С1 р 4)(6) Сигнал датчика момента имеет вид 100 М 25му фВторой (отрицательный) вход первого сумматора 14 имеет коэффициент усиления 1, его третий (отрицательный) вход - коэффициент усиления Э 0 1001. /Ъ 7,), а четвертый (отрицательный) вход - коэффициент усиления 100% . На второй вход четвертого блока 28 умножения поступает сигнал, равный К , а релейный элемент 29 с нулевой нейтральной точкой описывается выражением Мз 18 пм, тогда на выходе первого сумматора 14 формируется сиг 10 ОМ 1001 рКв 100Р .ы- р - Мрвдщ 4 ОФ ЪПередаточная функция интегратора 15 имеет видЫ (Р): - - -1 001 рРа на его выходе формируется сигнал 45 0 01 ИдР - МИ а - дКю-М, зхцпы) Й 1:рПоделив этот сигнал в блоке 16 деления на сигнал ы, на его выходе име ют сигнал 3 по выражению (6), который и поступает на второй вхоц первого блока 2 умножения.Вязкость жидкости может быть определена с помощью выражения 55Ка (а" р )- (т-г ) (7) где Р и Т - соответственно текущиезначения давления жидкости и ее температуры; Р и Т - соответственно номинальоные значения давленияжидкости и ее температуры- вязкость жидкости приоР и ГК и К - постоянные коэффициенты,характеризующие изменениевязкости соответственноот изменения давления итемпературы.Вид, аналогичный выражению (7),имеет и коэффициент вязкого тренияКо Р (Р-Ро) "тф)(8)в,где К - коэффициент вязкого тренияЬпри Р иТ,.Если предположить, что датчики 21и 26 температуры и давления установлены в рабочей зоне и измеряют соответственно температуру Т и давление Ржидкости, в которой происходит вращение подвижных частей гидромотора 8,а первый и второй нелинейные блоки 22и 27 реализуют соответственно функциональные зависимости вида- р ) ( )Кве и мК ето на выходе второго блока 23 умножения формируется сигнал, пропорциональный величине К (выражение (8.Реализовать нелинейные блоки 22 и 27можно, например, с помощью устройств,осуществляющих кусочно-линейную аппроксимацию нелинейностей,В результате в предлагаемом приводе обеспечивается инвариантность кпеременному моменту инерции приводаи моменту вязкого трения, что направлено на повышение точности и устойчивости привода в широком диапазоне изменения указанных величин.Формула изобретения Электрогидравлический следящий привод по авт. св, )р 1195076, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности и надежности, он снабжен датчиками температуры и давления жидкости во вращающихся частях гидромотора, двумя нелинейными блоками, релеиным элементом, апериодическим звеном, а также вторым, третьим и четвертым блоками умножения, при этом датчики температуры и давления через нелинейные блоки соединены с входами второго блока умножения, выход которого соединен с входамиСоставитель С.РождественскийТехред М.Дидык Корректор И.Муска Редактор И.Касарда Заказ 2657/38 Тираж 652 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 139952 третьего и четвертого блоков умножения, второй вход третьего блока умножения соединен с выходом первого дифференцируницего звена, а выход через5 апериодическое звено - с положительным входом второго сумматора, второй 18вход четвертого блока умножения соединен с датчиком скорости, а выход - с отрицательным входом первого сумматора, к другому отрицательному входу которого через релейный элемент подключен датчик скорости.