Электрогидравлический следящий привод

Изобретение относится к гидроавто. матике и может быть использована н следящих системах промьппленных роботов и манипуляторов.Цель изобретения - повьппение точности и устойчивости.На чертеже изображена структурная схема электрогидравлического следящего привода.Привод содержит последовательно соединенные измеритель 1 рассогласования, апериодическое звено 2 второго порядка и первый сумматор 3, связанный с последонательно соединенными усилителем 4, приводом 5 регулирующего органа (не изображен) насоса 6, соединенного гидролиниями 7 и 8 с гидромотором 9 с редуктором (не изображен), нал 10 которого соединен с объектом 11 регулирования и датчиками 12 и 13 положения и скорости соответственно и датчикэм момента (на чертеже не пок:;: ан), последовательно соединенные датчик 14 перепада давления н гидролиниях 7 и 8, второй сумматор 15, интегратор 16, первый блок 17 деления и первый блок 18 умножения, выход которого подключен к второму положительному входу первого сумматора 3, а также последовательно соединенные датчик 19 температуры, первый нелинейный блок 20, второй блок 21 умножения и третий блок 22 умножения, выход которого подключен к третьему положительному входу первого сумматора 3, причем выход датчика 12 положения подключен к нторому отрицатепьному входу измерителя 1 рассогласования, первый положительный вход которого подключен к выходу эадатчика команд (на чертеже не показан), выход датчика 13 скорости соединен с входом делителя первого блока 17 деления, через четвертый блок 23 умножения - с вторым отрицательным входом второго сумматора 15, а через релейный момент 24 с нулевой нейтральной точкой - с третьим отрицательным входом второго сумматора 15, четвертый отрицательный вход которого подкчючен к ныходу датчика момента, второй вход второго блока 21 умножения через второй нелинейный блок 25 подключен к выходу датчика 26 давления, а второй вход четвертого блока 23 умножения соединен с выхопом второго блока 21 умножения. Кроме того, он содержит по 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 следовательно соединенные трьпй с.у - интор 27, второй положительньъ: вход которого подключен к выходу источника 28 постоянного напряжения, а его перный положительный вход - к выходу второго блока 21 умножения и второй блок 29 деления, выход которого соединен с вторым входом первого блока 18 умножения, а также последовательно соединенные диференцирующее звено 30 с замедлением, вход которого подключен к выходу измерителя 1 рассогласования, третий блок 31 деления и пятый блок 32 умножения, выход которого подключен к четвертому положительному входу первого сумматора 3, причем второй вход делимого второго блока 29 деления через днфференцирующее звено, 33 с замедлением второго порядка соединен с выходом измерителя 1 рассогласования, а его первый вход делителя - с выходом третьего сумматора 27, второй вход третьего блока 22 умножения подключен к выходу третьего блока 31 деления, выход первого сумматора 3 чгрез шестой блок 34 умножения подключен к входу усилителя 4, второй вход пятого блока 32 умножения соединен с выходом первого блока 17 деления, второй вход шестого блока 34 умножения - с выходом третьего сумматора 27, а второй вход делителя третьего блока 31 деления - с выходом третьего сумматора 27.Кроме того, на чертеже имеются следующие обозначения: о( исоотвкветственно сигналы положения вала 10 от задатчика команд и от датчика 12 положения, о - сигнал датчика 13 скорости, М - момент на валу 10, Р сигнал датчика 14 перепада давления н гидролиниях 8 и , Р, - сигнал датчика момента; с - величина рассогласования (ошибка привода).Электрогидранлический следящий привод работает следующим образом,Сигналпосле коррекции через усилитель 4 поступает на привод 5 регулирующего органа насоса 6, который, создавая поток рабочей жидкости н гидролиниях 8 и 7, воздействует на гидромотор 9, изменяющий положение объекта 11 регулирования, уменьшая рассогласование с, между входным сигналоми сигналом, датчикапх12 положения . Дпя устранения отрицательного влияния переменного момента1530823 инерции объекта 11 регулирования и момента вязкого трения На качественные показатели работы всего привода в целсл;щит схема коррекции, включающая в себя апериодическое звено 2 второго порядка дифференцирующее звено 33 с замедлением второго порядка и дифференцирующее звено 30 с замедлением. Причем коэффициенты, усиления дифференцирующих звеньев 30 и 33 изменяются в зависимости от изменения момента инерции объекта 11 регулирования и коэффициента вязкого трения. 15Передаточная функция электрогидравлического следящего привода в разомкнутом по положению состоянии может быть представлена в видеС учетом выражения (2) и коэффи 25 циента утечек рабочей жидкости Ь0передаточная функция У Р) приметвид при формировании У (Р) М,полагается равным нулю Яу(3) 35 тора 9 и объекта 11 регулирования;Р - символ дифференцирования.Параметры передаточной функцииУ (Р) являются переменными еслинги40 переменными являются 1 и К, В результате значительно изменяются и динамические свойства электрогидравлического следящего привода лри изменении 1 и К в широких пределах, В 45 отдельных случаях возможна даже потеря устойчивости его работы.Для сохранения неизменными динамических свойств электрогидравличе -ского следящего привода необходимо 50 стабилизировать все параметры передаточной функции У(Р). Для этогослужит схема коррекции с передаточной функцией где 11Е ф(Т,Р + 1)(Т Р +1 ) где У(Р)р - передаточная функция привода,Ч(Р),Ъ(Р) - соответственно передаточные функции усилителя3 - угол поворота регулирующего органа насоса 6- передаточное отношение редуктора гидромотора 9;характерные объемы насоса 5 и гидромотора 9 ф коэффициенты пропорциональности;скорость вращения насоса 6;объем рабочей жидкости в гидролинии 7 1 или 8) нагнетания и в полости нагнетания насоса 6;общий момент инерции вращающихся частей гидромоб4 и регулирующего органа насоса 6(Р) - передаточная функция схекмы коррекции,Нг - передаточная функциягидропередачи,состоящей из насоса 6 и гидромотора 9. Момент, развиваемый гидромотором 9 с учетом моментов сухого и вязкого трения, описывается соотношением М, Ъ 7 Р М/1 + К 1 р ьг + М., + Тар- коэффициент вязкого трения,- момент. сухого трения,- момент инерции вращающихся частей гидромотора 9и объекта 11, приведенныйк валу 10 гидромотора.где Т, и Т - некоторые неизменныепостоянные времени,которые можно выбирать, исходя иэ требований к динамическимсвойствам привода. Параметры передаточной функции У(Р)к необходимо подстраивать с учетом те" куцего значения момента инерции 1 и коэффициента К . Передаточная функция У(Р) с учетом выражений (3 ), (2) и (4) примет вид Г(Р) = Ч,(Р)(Р) (Р)11 (Р) = М (Р)М (Р)(5)20 Из выражения (5) видно, что все пара - метрь передаточной Функции У(Р) остаются постоянными, а значит постоянными сохраняются динамические свойства и качественные показатели всего электрогидравлического следящего привода в целом, т.е. точность и устойчивость привода не зависят от изменения 1 и К,Коррекция 1(Р) осуществляется с помощью апериодического звена 2 второго порядка с передаточной функцией21/Ы(Т Р + 1)(Т Р + 1) дифференцирующего звена 30 с замедле нием и дифференцирующего звена 33 с замедлением второго порядка соответственно с передаточными Функциями вид 40Р5 о 1 (Т 1= + )(Т Р +1)(г)33 К (Т При этом коэффициенты усиления соединенных со звеном 2 и блоком 18 первого и второго входов первого сумматора 3 единичные, коэффициент усиле - ния третьего входа соединенного с блоком 22, равен /К , а четвертого входа соединенного с блоком 32, равен 1 .Для настройки параметров Ук(Г) на текущее значение 1 используются первый и пятый блоки 18, 32 умножения. Для настройки параметров У(1 ) на текущее эачение Кь используют ся второй и третий блоки 29. . д.пения, а также третий н ш от, Глоки 22, 34 умножения,Если на выходе первого блока 17деления формируется сигнал, пропорциональный 1, на выходе второго блока 21 умножения - сигнал, пропорциональный Кк, а на.выходе источника28 постоянного напряжения - сигнал,пропорциональный У, то с учетом того, что первый вход третьего сумматора 27 имеет коэффициент усиленияЬ., а его второй вход единичный,передаточная функция И/,(,1)имеет вид(4). (Гервый вход сумматора 27 соединен с блоком 21, а второй - с источником 28).Сигнал, пропорциональныйформируется спедующим образем,Согласно выражению (2) величина1 определяется из соотношенияР и/1 - м - к , ас(ь) Гл оке его рыхоелеПоделив этот сигнал ния на сигнал М , на чаем сигнал 1 (см. в Вязкость жидкости мо на с помощью выражен де полу(ю) определераже ние жет быть к (Р-г,). к (Т-Г, )=- ,е 7) де Р кущие жидкоуры,соо тственн те ия давления ее темиерат начен сти Сигнал датчика момента имеет видМРМУ РЧетвертый отрицательный вход второго сумматора 15 имеет коэффициент усипения 1, его второй отрицательный вход - коэффициент усиесия/Ъ, а третий (отрицательный) коэффициент усиления 1/Ъ. 11 а второй вход четвертого блока 23 ум оження поступает сигнал, р .впяй К а релейный элемент 24 с нулевй н йтральной точкой описывается выраением 1 М, вгдпш. Тогда на ыходе второго сумматора 15 формируетсг с ",гнал) -К м(Ч -1 т 1 "Рпв уГ 1 ередаточная Функция инте гра оа 16имеет вид Ж (Р) - в . - -, а на его6выходе фо р мир уе т ся с и и н алЦУ г"-м, - в пи -а;5 М 82 Электрогидравлический следящий привод, содержащий последовательно соединенные измеритель рассогласования, апериодическое звено второго порядка и первый сумматор, связанный выходом с последовательно соединенными усилителем и приводом регулирующего органа насоса, соединенного гидролиниями с гидромотором, вал которого связан с объектом регулирования и датчиками положения,Р и Т - соответственно номинальскорости и момент, а также,"а ".икные значения давления жд ия жид- перепада давленкя н гццро.".тнпях,кости и ее температуры соединенный с последовательно вклювязкость жидкости и и Рр5 ченными вторым сумматором, интеграКу Ф тором, первым блоком деления и пер и Кг - постоянные коэффициентыФФ ц , вым блоком умножения, выход которохарактериз ие изменующ енение го подключен к положительному входувязкости соответственно от первого сумматора, источник постоянизменения давления и теме - 10 ного напряжения и последовательнопературы. соединенные датчик температуры, перВид, аналогичный выражению (7)/ Ф вый нелинейный блок, второй блок умимеет и коэффициент вязкого трения ножения и т ий бтрет лок умножения, вык (Р-Р )-л (ход которого подключен к положительК -КЕ9 Ь (8)15 ному входу первого сумматора при 1чем выход датчика положения подклюогде К - коэффициент вязкого трениячен к отрицательному входу измеритепри Р, иТля рассогласования, положительныйЕсли предположить что датчики 19 вход котоРого подключен к выходу эа температуры и давления установле датчика, выход датчика скорости соены в Рабочей зоне и измеряют соответ- динен с входом делителя первого блоственно температуру Т и давление Р ка деления, через четвертый блок умжидкости, в которой происходит враножения -со вторым отрицательным вхощение подв н частей г ромотора 9 дом второго сумматора, а через релей(а, возможно и редуктора с объектом25 ный элемент - с третьим отрицатель 11 управления), а первый и второйным входом второго сумматора, четнелинейные блоки 20, 25 реализуюгвертый отрицательный вход которогосоответственно Функциональные зависоединен с датчиком момента, второй1- - К ь-Твход второго блока умножения черезо - Т( 0130 второй нелинейный блок подключен кфе ,то на выходе второго бло- выходу датчика давлени а второй ка 21 умножения формируется сигнал,про- вход четвертого блока умножения соепорциональный величине К(см.выражение динен с выходом второго блока умчо(8). Реализовать нелинейные блокижения, а т л и ч а ю щ и й с я тем1 можно, например, с помощью устрой что, с целью повышения точности и усства, осуществляющих кусочно-линейтойчивости, он снабжен третьимную аппроксимацию нелинейности.гумматором, вторым и третьим блокаТаким образом, в предпагаемомми деления, дифференцирук 1 щим звеном приводе обеспечивается инвариант- с замедлением, днфференцирующим звеность к переменным моменту инер и40 ном с замедлением второго порядкапривода и моменту вязкого трения са также пятым и шестым блоками умучетом утечек рабочей жидкости, чтоножения, при этом один положительнаправлено на повышение точности иный вход третьего сумматора подклюустойчивости привода в широком диачен к источнику постоянного напряже" пазоне изменения указанных величин 45 ния а другой - к выходу второго блока умножения, выход второго блока деф р и б р е т е и и я е н иЯ с о еи н е н с во Р ь в х -, д о м и е Рвого блока умножения, дифференцирующее звено с замедлением подключеновходом к выходу измерителя рассогласования, а выходом - к входу делимого третьего блока деления, последовательно соединенному с пятым блокомумножения, выход которого Подключенк положительному входу первого сумматора, причем вход делимого вторзго блока деления через дифференцирующеезвено с замедлением второго порядкасоединен с выходом измерителя рассог2 1530823 Составитель С . Ровде с тв е иск ийРедакторС. Патрушева Техред Л.Сердюкова Корректор О.Ципле Заказ 7922/36 Родписное . Тирак 605 ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ушгород, ул. Гагарина, 101 ласования, второй вход третьего блока умножения подключен к выходу третьего блока деления, выход первого сумматора связан с входом усилителя че 5 реэ шестой блок умнойения, второй вход пятого блока умноаения соединен с выходом первого блока деления,второй вход шестого блока умнокенияс выходом третьего сумматора,а входы делителя втого и третьего блоковделения - с выходом третьего сумматора.