Электрогидравлический следящий привод

-2 юл. К 14в, И.И.Смирнов автом гид ван тен- повы ных етс,8)видетельство СССР 05 Г, 19/00, 1976 . доловечие диапаГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(57)тикитемахдов. 2ЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИ 11 СЛЕДЯ 11(И Изобретение касается и может быть используправления испытате Целью изобретения яв надежности, точност и плавности и расеи1557370 51 О зона скоростей, Блоками 22, 23 нелинейной коррекции осуществляется компенсация кинематической погрешности,обусловленной колебаниями гидроцилиндров 7, 8 вокруг своих опор 13,14, Наличие дополнительных внутреннихконтуров регулирования усилия на штоках 5, 6 гидроцилиндров 7, 8 выравнивает характеристики каналов управления. Суммарное усилие двух гидроцилиндров 7, 8 на выходном коленчатом1 Изобретение относится к гидроавтоматике и монет быть использовано в системах управления испытательных стендов,Цель изобретения - повышение наденности, точности, долговечности и плавности и расширения диапазона скоростей. 25На фиг. 1 изображена принципиальная схема; на фиг. 2 - кинематическая схема электрогидравлического следящего привода.Привод содержит задатчик (не изображен), выходной коленчатый вал 1 с нагрузкой 2, установленный в подшипниковых опорах 3, 4 и шарнирно соединенный со штоками 5, 6 гидроцилиндров 7, 8.На валу 1 установлены синусно-косинусный потенциометр 9, датчик 10 угловой скорости и датчик 11 углового .положения, закрепленные на общем основании 12, Гидроцилюндры 7 и 8 так 40 же закреплены на основании 12 с помощью опорных шарниров 13 и 14, расположенных на ортогональных осях в плоскости вращения вала 1. Непосредственно на гидроцилиндрах 7 и 8 уста 45 новлены электрогидравлические усилители 15 и 16 и датчики 17 и 18 перепада давления в рабочих полостях (не обозначены) гидроцилиндров 7, 8 соответственно, сигналы которых пропорциональны усилиям, развиваемым50на штоках 5, б.Входы сумматора 19 связаны соответственно с задатчиком, датчиком 11 углового положения и датчиком 10 угловой скорости поворота выходного коленчатого вала 1.Устройство содержит также два канала управления с последовательно валу направлено по касательной к окружности вращения центров шарнировна концах штоков 5, б и формируетсяпутем сравнения в сумматоре 19 сигнала задатчика и датчиков 10, 11 углового положения и угловой скорости,а также сравнения в блоках 26, 27сравнения сигналов с выходов блоков24, 25 умножения с сигналами датчиков17, 18 перепада давления на гидроци.пиндрах 7, 8, 1 з,пф-лы, 2 ил. соединенными аналого-циФровыми преобразователями (РЦП) 20 и 2 1, соответственно блоками 22 и 23 нелинейнойкоррекции, блоками 24 и 25 умножения(в качестве которых могут быть вклюцены цифроаналоговые преобразователи),и блоками 26 и 27 сравнения соответственно. Входы РЦП 20 и 21 подключенык соответствующему (синусно-косинусному) выходу синусно-косинусного потенциометра 9, вторые входы блоков24, 25 подключены к выходу сумматора19, вторые входы блоков 26 и 27 подключены к выходам датчиков 17 и 18,а выходы - к управляющим входам усилителей 15 и 16 соответственно, Приэтом датчик 17 РЦП 20, блоки 22, 24и 26 образуют канал управления гидроцилиндром 7 (канал синуса),датчик18 РЦП 21, блоки 23, 25 и 27 - соответственно гидроцилиндром 8 .(каналкосинуса), Блоки 24, 25 служат дляФормирования сигналов коррекции имогут быть выполнены, например, напостоянных запоминающих устройствахс нелинейными Функциями вида здп сС - Одля канала синуса и-аз 1 псов о - 31 - Зсов К---- для канала косинуса1 где с - угол поворота выходного коленчатого вала; Ъ - отношение радиуса окружности вращения центров шарниров (не обозначены) на концах штоков 5 и б гидроцилиндров к расстоянию между осью вращения выходного коленчатого вала 1 и центрами опорных шарниров 13 и 14 гидроцилиндров 7 и 8.Сумматор 19 может быть выполнен, например, на операционном усилителе,зиппо Рх Рокр оз оарнировтоянию го ко- порных равз 1 п с оз д Тейлора (с изменении углаала 1 от 0 до я для управлях усилителей 5 15573при этом выходы датчиков 10 и 11 соединены с его инвертирующими входами,а задатчик - с неинвертирующим входом.5Электрогидравлический следящийпривод работает следующим образом.Па вход сумматора 19 поступаетуправляющий сигнал задатчика, из которого вычитаются сигналы, пропорциональные углу и скорости выходноговала 1 (эта обратная связь обеспечивает Формирование управляющего сигнала, стабилизирует и линеаризуетсистему, повышая ее точность и плавность отработки входного сигнала).Суммарная ошибка Б на выходесумматора 19 является управляющимсигналом для каналов управления привода. 20Поступая в блоки 24 и 25 умножения,суммарная ошибка Б перемножается ссигналами, сФормированными в блоках22 и 23 нелинейной коррекции из сиг"налов, поступающих через соответствующий ЛЦП 20 и 21 от потенциометра 9,установленного на коленчатом валу 1,и пропорциональных ядп Ы и соз Ы,После перемножения полученные навыходах блоков 24 и 25 сигналы сравниваются в блоках 26 и 27 с сигналами,поступающими с датчиков 17 и 18, исигналами (ошибки рассогласования) свыходов блоков 26 и 27, при этом осуществляется управление усилителями15, 16,В зависимости от величины и знакаошибки рассогласования усилители 15и 16 подают рабочую жидкость в соответствующие полости гидроцилиндров7 и 8. Под воздействием усилий от перепада давления в рабочих полостях штоки 5, 6 совершают возвратно-поступательное движение. В результате сложения на коленчатом валу 1 возникает крутящий момент, под действием которого коленчатый вал совершает поворотное движение. Для обеспечения заданного крутящего момента на коленчатом валу законы изменения усилий на штоках исполнительных элементов должны обеспечить суммарное усилие Р, направ ленное по касательной к окружности, описываемой коленом коленчатого вала (как в статике, так и .в динамике), величина которого не должна зависеть от угла поворота коленчатого вала, Как видно из Фиг. 2, для этрго необ 706ходимо обеспечить усилия Г, , няштоках 5, 6 Г = Р,з 1 п(еЕ+/)+Р зп(о( +/3 ) (1) Рсоя(о+3) = Г соя(о + ), ф (2) где Ы = 90 - о,,углы поворота штоков 5, 6 относительно горизонтальной и вертикальной осей,Из (1) и (2) получаем РуМ- %соя М +Рля ал синусов( +( ) соя(с+ 1)са (3) и Р = Г ---- Т.- для каО" соя(+1+)нала косинуса (4), при этом для реализации выражений (3, 4) осуществляется измерение углов. Так как соя( +) ъ 1, то выражения (3) и (4) принимают вид Р = Р,кр соя(К+ 3) и Г= Ро соя(Ы+ ). Подставляя выражения косинусов углов (Ы+ ) и (ь +"), получим выражения усилий на штоках 5, 6, которые необходимо сФормировать для выполнения выше указанных условий: Здесь Ъ - отношение ради окружности вращения центров на концах штоков 5, 6 к расс 1 между осью вращения выходн ленчатого вала 1 и центрами шарниров 13, 14,Поэтому выражения Ок, Б равляющих сигналов в каналах ления имеют вид При разложении в р точностью до 0,53 при поворота коленчатого 360 О ) получим выражен ющих сигналов на вход= УГ Я 1 - совКФормирование таких сигналов обеспечивается блоками 22 и 23 в каналесинуса т , блоком 22, в канав.пЫ, - Ф101 - Дв 1 п (совЫ- Фле косинуса блоком 23.1 - Ъ совМ,Указанная нелинейная коррекцияуправляющего сигнала осуществляет 15компенсацию кинематической погрешности, обусловленной колебаниями гидроцилиндра вокруг своей опоры в каждом канале привода, что линеаризует. привод и обеспечивает воэможность 201 увеличения коэффициентов усилениязамкнутых контуров с обратными связями по скорости и углу поворота выходного коленчатого вала привода и,следовательно, повышения точности отработки заданных сигналов.Обратныесвязи по перепаду давления в рабочих полостях (по усилениюна штоке гидроцилиндра) в каждом канале привода образуют замкнутые кон- ЗОтуры регулирования, в которых учитываются ошибки величины регулируемогоусилия. Наличие дополнительных внутренних контуров регулирования усилияна штоках выравнивает характеристикиканалов, обеспечивает согласованиеизменения усилий на штоках в широкомдиапазоне частот, что также приводитк повышению точности слежения привода.Так как введение нелинейной коррекции управляющего сигнала:и обрат-,ных связей по усилию позволяет обеспечить крутящий момент на выходномколенчатом валу постоянным по углу 45поворота вала при постоянном заданном.сигнале, удается получить высокуюплавность движения выходного коленчатого вала и уменьшить величину скорости, с которой может осуществляться обработка заданного положения,т.е, расширить диапазон регулирования скорости поворота коленчатоговала.Поскольку осуществляемая коррекцияпозволяет, получить суммарное усилиена выходном коленчатом валу, направленное по касательной к окружности(Фиг. 2), то благодаря отсутствию радиальных усилий удается увеличить долговечность подшипников, на которых размещен коленчатый вал и, следовательно, повысить надежность привода в целом,Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я1. Электрогидравлический следящий привод, содержащий задатчик и два канала управления, в каждом из которых последовательно соединены блок сравнения, электрогидравлический усилитель и гидроцилиндр, шток которого шарнирно соединен с выходным коленчатым валом, а опорные шарниры гидроцилиндров размещены на ортогональных осях в плоскости вращения коленчатого вала, соединенного с синуснокосинусным потенциометром, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, точности, долговечности и плавности и расширения диапазона скоростей, он снабжен датчиками углового положения и угловой скорости коленчатого вала и сумматором, а каждый канал управления снабжен датчиком перепада давления на гидроцилиндре и последовательно вклюценными аналого-цифровым преобразователем, блоком нелинейной коррекции и блоком умножения, при этом каждый аналого-циФровой преобразователь соединен входом с синусно-косинусным по-.тенциометром, а сумматор - с задатчиком х датчиками углового положения и угловой скорости, выход сумматора подключен к входам блоков умножения обоих каналов, а выходы последних к входам блоков сравнения, другие входы которых соединены с датчиками перепада давления.2. Привод по и, 1, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что блок нелинейной коррекции одного канала управления выполнен с нелинейной функцией видав 1 п О - %- ЯвдпМ1а другого канала. - с нелинейнойФункцией вида1 - Д совЫгде Ы - угол поворота коленчатого вала; 3 - отношение радиуса окружности вращения центров шарниров на концах штоков к расстоянию между осью вращения коленчатого вала и центрами опорных шарниров гидроцилиндров,1557370 Составитель С Тех е М. ь дественс аказ 708 Тираж 528 ПодписноеНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР 113035, Иосква, Ж, Раушская наб., д. 4/5 здательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 10 роизводстве