Электрогидравлический следящий привод

(50 4 Р 15 В 9 0 А ОПИСАНИ ЕТЕН авления. змерител ренцирующие нием, блоки жения, сумм ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Дальнеинститут имлаевский котут им. адм(57) Изобточность 87. Бюл. М 39восточный политехническиВ,В,Куйбыщева и Никораблестроительный инстиС,О,Макароваларетов, М,П,Кондратенко ретение позволяет повысить и устойчивость системы упПривод содержит задатчик, ь 1 рассогласования, диффезвенья 2, 3, с замедле, 17, 21, 28, 30 умноаторы 5, 15, 18,.19, 20,усилитель 6, привод 7 регулирующего органа насоса 8, гидромотор 11, датчик 13 положения вала 12, апериоди" ческое звено 14 второго порядка, квад раторы 16, 29, источники 22, 23, 24 опорного напряжения, датчики положения горизонтального звена 25 и скорости его перемещения 26, датчик 27 усилия, апериодическое звено 31 первого порядка. Система позволяет при работе с различными грузами сохранить постоянными все параметры передаточной функции привода при введении передаточной функции корректирующего устр-ва. Это приводит к сохранению постоянными динамических св-в и качественных показателей всего электро- гидравлического привода в целом, 1 з,п. ф-лы, 2 ил.ЬИзобретение относится к гидроавтоматике и может быть использованов системах управления промышленныхроботов и манипуляторов.Целью изобретения является повьппение точности и устойчивости,На .фиг. изображена схема электрогидравлического следящего привода;на фиг.2 - схема объекта управления.Электрогидравлический следящийпривод содержит задатчик (не показан),последовательно соединенные измеритель 1 рассогласования, первое ивторое дифференцирующие звенья 2 и 3с замедлением, первый блок 4 умножения, первый сумматор 5, первый усилитель 6, привод 7 регулирующего органа (не показан) насоса 8, связанногогидролиниями 9 и 10 с гидромотором11, выходной вал 12 которого механически соединен с объектом управления,и с датчиком 13 положения вала 12,подключенным своим выходом к второмувходу измерителя 1 рассогласования,выход которого через апериодическоезвено 14 второго порядка подключентакже к второму входу первого сумматора 5, последовательно соединенныевторой сумматор 15, первый квадратор16, второй блок 17 умножения и третий сумматор 18, последовательно соединенные четвертый сумматор 19, пятый сумматор 20 и третий блок 2 умножения, а также первый, второй итретий источники 22, 23 и 24 соответственно опорного напряжения, датчик 25 положения горизонтальногозвена датчик 26 скорости перемещения горизонтального звена, датчик 27усилия, четвертый блок 28 умноженияи второй квадратор 29, причем выходпервого источника 22 опорного напряжения подключен к первым входам второго и четвертого сумматоров 15 и 19,вторые входы которых соединены с выходом датчика 25 положения горизонтального звена, выход второго источ"ника 23 опорного напряжения подключенк третьему входу второго сумматора15, выход которого соединен также спервым входом четвертого блока 28умножения, второй вход которого подключен к выходу датчика 27 и одновременно к второму входу второго блока 17 умножения, а его выход " к второму входу пятого сумматора 20, второй и третий входы третьего сумматора40 45 50 55 На фиг,1 и 2 обозначены параметры,сигнал желаемого положения отфэадатчика; д , я , а - соответствуют ф -2 ф 3щие обобщенные координаты звеньев 34 и 35 объекта управления; я - скорость изменения обобщенной координаты; / ." ошибка привода (величина рассогласования); щ , ш , ш - соответственно массы звеньев 35, 34 и захваченного груза 33; 1 - исходное расстояние от оси вращения горизонтального звена 34 до его центра масс при д -= 0; .У - расстояние от центра масс горизонтального звена 34 до средней точки схвата 32; М - моментное воздействие на выходной вал 12,Электрогидравлический следяший привод работает следующим образом 18 соединены соответственно с выходом третьего источника 24 опорного напряжения и через второй,квадратор 29с выходом четвертого сумматора 19, второй вход третьего блока 21 умножения подключен к выходу датчика 26скорости горизонтального звена,Кроме того, он содержит последоО вательно соединенные пятый блок 30умножения и апериодическое звено 3первого порядка, выход которого под. ключен к третьему входу первого сумматора 5, первый вход пятого блока 30умножения соединен с выходом третьего блока 21 умножения, а второй входс выходом первого дифференцирующегозвена 2, второй вход первого блока 4умножения подключен к выходу третьего сумматора 18.Объект управления имеет, например,схват 32 для захвата груза 33, горизонтальное звено 34 и вертикальноезвено 35, Звенья 2, 3 и 14 образуют25корректирующее устройство, Гидромотор 11 связан с валом 12 редуктором(не показан). Первый и второй входысумматора 18 имеют коэффициенты усиления, равные единице, а третий -ЗОкоэффициент усиления, пропорциональный массе звена 34.Первый вход сумматора 20 имееткоэффициент усиления, пропорциональный двум массам звена 34, а второй -коэффициент усиления, равный двум.Датчик 27 служит для формированиясигнала, пропорционального массе гру".за 33,1346858 момент инерциивращающегося вала гидромотора11 и вращающихсячастей редуктора (приведенык валу гидромотора). Учитывая, что авт5 М) 1 3абак,+2 О+я +1,)а,я, -- = ОфЗТдКможно считать, что моментное воэдейб ствие со стороны движущихся массимеет вид:М ь Н(бз,щ,) я, +1(8 ,яш ) К, (1)(2)Передаточная функция привода может быть представлена в виде:к,И)11 (Р)1 р(Р)11 нгм(Рфк(Р)) - момент инерциигоризонтального звена 34 при вращении вокруг вертикального звена 35 со ског г( З Э 5 Сигнал 8 через усилитель б поступает на привод 7 регулирующего органа насоса 8, который, создавая поток рабочей жидкости в гидролиниях 9 и 1 О, воздействует на гидромотор 11, выходной вал 12 которого изменяет положение объекта регулирования, уменьшая рассогласование д. Злектрогидравлический привод при работе с раз личными грузами, а также за счет взаимовлияния степеней подвижности, обладает переменными моментными характеристиками, которые, как правило, изменяются в широких пределах, что 15 существенно снижает качественные показатели работы электрогидравлического привода и может приводить к потере устойчивости.Для качественного управления каор динатой я необходимо компенсировать1отрицательное влияние изменения координат я и я 5 на динамические свойства привода, Кинетическая энергия Т всех движущихся масс представляется 2 в виде:1, я 1, р 1, И (шг+шЗ) К, Т= --- +-- + -- , - + ---- -+2 2 2 2 ростью д,;) - момент инерциигруза 33 относительно вертикальной оси вращения (верти б кального звена 35);- момент инерциивертикального звена 35 массой .щ относительно продольной оси; - момент инерции горизонтального звена 34 массой ш относительно поперечной оси, проходящей через центр масс; Т+ш(; +,+1,),1 М, (Р),У (Р) - соответственно передаточныефункции усилителя 6 и регулирующего органа насоса 8; Ж(Р) - передаточная Функция корректирующего устройства; Ъ (Р)- передаточная Функция гидропе"редачи,состоящей из насоса 8и гидромотора 11Момент, развиваемый гидромотором 11, равен;М (1)=001 ЧР =11 р Я, +М/1 рфпри М (1 )=О, (4) где Мс(т,) - момент сопротивлений;Р - перепад давлений рабочейжидкости в гидролиниях 9и 10;- передаточное отношениерредуктора;5 13468586Ъ - характерный объем гидро- Для сохранения неизменными динами 9мотора 11. ческих свойств электрогидравлическо- С учетом выражений (1) и (2) соотно- го привода коррекция У,(Р) осуществшение (4) примет вид: 5 ляется с помощью апериодического зве 0,01 УР=(И+Н/х ),+(Я р)я,(5) на 14 второго порядка с передаточной Иэ выражения 5 следует, что функцией0,01 ф 0,01 УдХЧ (Р)Я(1) (Н/Хр+13. р)Р 1 (Т, Р+ ) (ТР+1 )О где ТТ 2 - постоянные времени двухдифференцирующих звеньев2 и 3 с замедлением,причем У 2(Р) и У (Р) имеют вид151К Р2+р+Н/з.р+Хх р ) РВ результате передаточная Функция1 (Р) примет вид:НгмКХЕ Мф.рЧР00 Н+15. р--- Р+1(2 Удр ОЙ КЕ 1 рр ЧР(6) где- угол поворота регулирующегооргана Йасоса 8,Н АВ"аК= ---- К- =сопз 1 .Р =-сопгсф- коэффициенты пропорциональности;У - характерный объем насоса 8; Я- скорость вращения насоса 8;Ч " объем рабочей жидкости в гидролинии 9 нагнетания и полостинагнетания насоса 8.Из выражения (6) видно, что параметры передаточной Функции У (Р) являются существенно переменными изависят от величин Н(д,п) и (К,й,ш ). В результате могут значительно изменяться и динамические свойства электрогидравлического следящего привода при изменении В , яи ш в широких пределах, а в отдельных случаях возможна даже потеря устойчивости его работы. 1007где К К 2 -1 2 2 2УКа также апериодического звена 31 с передаточной функциейК(Т 2 Р+1 ) 1где К,К 2 - постоянные коэффициенты.Параметры Т 1 и Т 2 выбирают достаточномалыми с целью придания приводу необходимых динамических свойств.Для непрерывной подстройки параметров коррекции М (Р) по текущим значениям Н( ,ш), (д,д,ш,.) на вторые входы блоков 4 и 30 подаются сиг налы, соответственно пропорциональныевеличинам Н + 1 и ,Сигналы, пропорциональные Н + 1 и Ьформируются следующим образом. Изме 40, ряя с помощью датчика 25 положениязначение ц и складывая его с помощьювторого сумматора 5 со значениями1 и 1 , получаемыми соответственнона выходах первого и второго источни 45ков 22 и 23 опорного напряжения, навыходе этого сумматора формируетсясигнал, пропорциональный д +1 +1а на выходе четвертого сумматора 19 -сигнал, пропорциональный+1+ . Сигнал д +Х подается на второй квадраФ.тор 2, а сигнал д+1+1 - на первый квадратор 16, й перемножаетсявыходной сигнал квадратора 16 на сигнал й, с выхода датчика 27. В результате с учетом того, что третийисточник 24 опорного напряжения вырабатывает сигнал, пропорциональныйвеличине 1 +1 +И р ., на выходе третьего сумматора 18 Формируется сигнал7 13468 п 1 (Х +д ) +ш (3. +3. + ) +Х + Х + + ХЗ.Р = Н+1 Х.На выходе четвертого блока 28 умножения формируется сигнал, пропорциональный ш (Х +3. + ), а на выходе пятого сумматора 20 - сигнал, пропорциональный 2 и(Х +3.+Е; ) + +и (Х + )3 . После перемножения сигь О налов с выходов сумматора 20 и датчика 26 на выходе третьего блока 21 умножения сигнал соответствует выражению для Ь (2).Таким образом с учетом вида пере 1 15 даточных функций У(Р); 1(р), (Р) и У (Р) на выходе первого сумматора 5 будем иметь сигнал1007(Н+ХХ р ) 2 100 ЧьР + --- - Р+1 К,1 г, г К У 5.Р 30(Т Р+1) (ТР+1)В результате передаточная функция корректирующего устройства И (Р) будет иметь вид1 ооцн+и) 1 оочд+ р+1КЩ з.гР КУ з. к(тр+1) (ТР+1 )а передаточная функция прямой цепи разомкнутого привода с учетом соотношений 6 и 7 - видК/ЖЗ. )у(р)-ы (р)ы (р) ---- , (8)у Р(Т Р+1)(Т Р+1) Из выражения (8) видно, что все параметры передаточной функции Ъ 7(Р) при40 введении коррекции Ч(Р) остаются постоянными, а следовательно, постоян" ными будут сохраняться и динамические свойства и качественные показатели всего электрогидравлического привода45 в целом, т,е, точность и устойчивость не будут зависеть от изменения нагрузочных характеристик Н(8,и) и Ь(КЙ,тп ), т,е, будет обеспечиваться йннариантность к изменению нагрузочных характеристик.50 Формула изобретения 11. Электрогидравлический следящий привод, содержащий насос,гидромотор,а также последовательно соединенные измеритель рассогласования, первое и второе дифференцирующие звенья с замедлением, первый блок умножения, первый сумматор, первый усиЛитель и привод регулирующего органа насоса,связанного гидролиниями с гидромотором, вал которого соединен с объектомуправления, имеющим горизонтальноезвено, и датчиком положения вала,подключенным выходом к входу измерителя рассогласования, другой вход которого связан с эадатчиком, а выходчерез апериодическое звено второгопорядка подключен к входу первогосумматора, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повьппения точностии устойчивости, он снабжен последовательно соединенными вторым сумматором, первым квадратором, вторым блоком умножения и третьим сумматором,последовательно соединенными четвертым и пятым сумматорами и третьимблоком умножения, а также тремя источниками опорного напряжения, датчиками положения и скорости горизонтального звена, датчиком усилия, четвертым блоком умножения и вторым квадратором, причем выход первого источникаопорного напряжения подключен к первым входам второго и четвертого сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом датчика положения горизонтального звена, выход второгоисточника опорного напряжения подключен к третьему, входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого блока умножения,второй вход последнего подключен квыходу датчика усилия и второму входувторого блока умножения, а выход - квторому входу пятого сумматора, второй вход третьего сумматора соединенс выходом третьего источника опорногонапряжения, третий вход через второйквадратор - с выходом четвертого сумматора, при этом второй вход третьего блока умножения подключен к выходудатчика скорости горизонтального звена,2. Привод по п.1, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что он снабжен после-,.довательно соединенными пятым блокомумножения и апериодическим звеном первого порядка, выход последнего подключен к третьему входу перного сумматора, первый вход пятого блока умножения соединен с выходом третьегоблока умножения, а второй вход - свыходом первого дифференцирующегозвена, причем второй вход первого блока умножения подключен к выходу третьего сумматора,1346858 оставитель С.Ро ехред А.Кравчук твенскийорректор И.Муска Редак Вор ович каз 5108/3 Производственно-полиграФическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Т ВНИИПИ Государс по делам изоб 13035, Москва,аж б 39енноготений35, Ра Подпиомитета СССРоткрытийская наб д,