Устройство адаптивного управления объемным гидравлическим приводом

(51) 5 6 05 В 13/О Е ЬСТВ 39омоного ьно-дорожный ла им. А.А.Скоей в,ьник .И,В ыхид ройдор роител ВНИИ 44.Гидра в ола", 1 ш лически 980, с. 6 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИД(54) УСТРОЙСТВО АДАПТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ ОБЪЕМНЫМ ГИДРАВЛИЧЕСКИМПРИВОДОМ(57) Изобретение относится к гидравлическому приводу, управляемому электрическими средствами, и может быть использовано в обьемном гидроприводе с регулируемыми насосом и гидромотором.Цель изобретения - повышение надежности и долговечности эа счет обеспечения оптимальных динамических процессов. Цель достигается путем изменения эквивалентной жесткости групп аккумуляторов в функции параметров регулирования насоса и гидро- мотора. В устройство допдлнительно введены первый 11 и второй 12 квадратичные функциональные преобразователи, сумматор 13, блок 14 вычисления обратной зависимости, усилитель мощности 15, шесть стабилитронов 16 - 21, а также шесть регули- Б уемых дросселей 22 - 27 с электромагнитым управлением. 3 ил.Изобретение относится к гидоавлическому приводу, управляемому электрическими средствами, и мокет найти применение в объемном гидравлическом приводе с регулируемым гидронасосом и регулируемым гидромотором (гидродвигателем),Цель изобретения - повышение надекности и долговечности за счет обеспечения оптимальных динамических процессов.На фиг, 1 изображена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - схема функционального преобразователя; на фиг. 3 - семейство амплитудно-частотных характеристик гидропривода п,ри изменении кесткости аккумулятора, показывающих влияние этой жесткости иа показатель колебательности М,Устройство (фиг. 1) содержит регулируемый гидронасос 1 с гидрспвлическим механизмом 2 изменения подачи и блоком 3 дистанционного пропорционального управления подачей насоса, регулируемый гидро- мотор 4 с гидравлическим механизмом изменения параметра регулирования гидромотора 5 и блоком 6 дистанционного пропорционального изменения параметра регулирования гидромотора,первый 7 и второй 8 блоки гидроаккумуляторов, подключенные к гидролиниям 9 иО, соединяющим насос и гидромотор, в устройство дополнительно введены первый квадратичный функциональный преобразователь 11, второй квадратичный функциональный преобразователь 12, сумматоо 13, блок 14 вычисления обратной зависимости, усилитель 15 мощности, стабилитрон ы 16 - 18 и 19 - 21, а блоки 7 и 8 гидроаккумуляторов содержат регулируемые дроссели 22-27, электромагниты этих дросселей 28-33 и аккумуляторы 3 - 39, причем вход перво о квадратичногофункционального преобразователя 11 соединен с входом блока 3 дистанционного ПРОПОРЦИОНЗЛЬНОГО УПРЗВЛЕНИЯ ПодсЧЕЙ насоса, вход второго квадратичного функционального преобразова-еля 12 соединен с входом блока 6 дистанционного пропорционального изменения параметра регулирования гидромоторсз, выходы перВого 11 и второго 12 функциональных преобразователей подключены к входу с мматора 13, выход которого соединен с Входом блока 14, к выходу которого через усилитель 15 мощности и стабилитроны 16-21 подключены катушки 28-33 электромагнитов регулируемых дросселей 22-27, ксторые соединяют аккумуляторы 34 - 36 блока 7 гидроаккумуляторов и аккумуляторы 37-39 блока 8 гидроаККУМУЛЯтОРОВ С ГИДРсаВЛИЧЕСКИМИ ЛИНИЯМИ9 и 10,5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Блок 14 (фиг. 2) содержит операционный усилитель 40 постоянного тока с большим коэффициентом усиления, в цепь обратной связи которого включен множитель 41.В устройстве управления осуществляется формирование электрических сигналов, пропорциональных квадрату параметра регулирования насоса )4 и квадрату параметра регулирования гидромотора у, суммирование этих сигналов и формирование сигнала управления, обеспечивающего изменение эквивалентной жесткости групп аккумуляторов, аппроксимирующее полученную оптимальную зависимость для этой жесткости.Устройство функционирует следующим ;разом,На вход блока 3 подается от управляющего органа (не показан), например от задающего командоаппарата с ручным управлением, задающее напряжение Озъ Блок 3 дистанционного пропорционального управления подачей насоса является электрогидравлическим преобразователем, входной величиной которого является электрическое напряжение Оз 1. Выходной величиной этого преобразователя является давление управления Ру 1, причем величина давления Ру 1 изменяется пропорционально значению напряжения Оз 1 иа входе блока 3.Давление Ру 1 с выхода блока 3 поступает иа вход гидравлического механизма 2 изменения подачи насоса. Этот механизм осуществляет изменение параметра регулирования насоса ун, причем параметр регулирования насоса ун изменяется пропорционально значению давления управления РУ 1, поступающего на вход гидронэсоса 1 с выхода блока 3.Следовательно, величина подачи насоса 1 и пропорциональное ему значение скорости гидром отар а 4 изменяются пропорционально внешнему задающему напряжению Оз 1, поступающему на вход блока 3 от постороннего источника (например, с выхода командоаппарата ручного управления),При заданном значении подачи гидро- насоса 1 скорость Вращения гидромотора 4 изменяется обратно пропорционально его рабочему объему (т,е, значение расхода гидромотора за один оборот его вала), причем рабочий объем гидромотора пропорционален параметру регулирования гидромотора уг, Значение параметра уг изменяется пропорционально внешнему задающему напряжению Озг, поступающему от управляющего органа, например от задающего командоаппарата (не показан),Напряжение Озг поступает на вход блока 6 дистанционного пропорционального изменения параметра регулирования гидромотора, при этом давление управления Ру 2 на выходе блока 6 изменяется пропор ционэльно задающему напряжению Озг.Давление УпРавлениЯ Руг постУпает с выхода блока 6 на вход гидравлического механизма 5 изменения параметра регулирования гидромотора, при этом механизм 5 10 осуществляет изменение параметра регулирования гидромотора уг пропорционально давлению управления Ру 2 на его входе, т.е. пропорционально задающему напряжению Озг на входе блока 6, 15При изменениях параметра регулирования насоса ун и параметра регулирования гидромотора уг значения приведенных эквивалентных масс )т)1 и гпг изменяются согласно зависимостям 20 2гп 1 1Цй н 25)т)2 = 2цггде 1 - момент инерции приводного электродвигателя и вращающихся деталей гидро- З 0насоса;2 - момент инерции механизма, редуктора и вращающихся деталей гидромотора;цн, цг - номинальная удельная производительность насоса и номинальный удель- Э 5 ный расход гидромотора;Я - площадь поперечного сечения гидролинии,При изменении параметра регулирования насоса ун изменяется также эквивален-. 40 тный приведенный коэффициент жесткости механической характеристики приводного электродвигателя насоса КАз 45Р) АЗ КАЦй гн Оптимальное значение жесткости аккумулятора СА = САоп 7 (4) определяется зави- симостью где КА - коэффициент жесткости механической характеристики электродвигателя насоса,При изменении приведенных масс а 1,гпг и коэффициента жесткости КАз изменяется значение жесткости аккумулятора Сд,обеспечивающее оптимальный характер динамических процессов в гидроприводе.п 11 (2 п 11 + п)2 )Соотношение (5) получено с помощью передаточной функции обьемного гидро- привода, которую, при пренебрежении демпфирующим влиянием утечек в гидросистеме, можно представить в виде+ р 1 (1 + 1)д ) + кг 6 3В 7 + В 3 7)РВ (Я) А + А где 81= Кгфд; Вг=ЯКг;А 1 =КгМд - е 9 д,Аг =8(1 +фд - Е ) .Анализ показывает, что семейство характеристик по уравнению (7) для заданного значения коэффициента Кг и различных значений фд пересекается в общей точке, имег ющей координаты.2(я) - (8) 7-ГФ К 7 -(9) Качество динамической системы обьемного гидропривода характеризуется значением показателя колебательности М, который равен максимуму амплитудно-частотной характеристики по уравнению (7). где К 2 пн(п 11+ п)2)КАЗ1 п 31 Иоа, = САЗ(щ 1+ п)гает п)2)где Е). - усилие в гидросистеме;РВ - внешнее возмущающее усилие, приложенное к массе п 12;ю 1Р 1=Р й)о - относительное значение комплексной переменной преобразования Лапласа.В передаточной функции (6) реальные паоаметры гидропривода 1. 2 и КА приведены к поступательному движению рабочей жидкости в гидролинии с помощью уравненийй (1), (2) и (3).ЭПри подстановке в уравнение (6) значеФния Р 1 = ) е, где я = -- относительнаяЩчастота возмущающегоусилия ГВ, получаем уравнение амплитудно-частотной характерис гики 2(э) = 1(е):Напряжение 014 через усилитель 15 мощности поступает на вход стабилитронов 16 - 21, к выходам которых подключены катушки электромагнитов 28 - 33 регулируемых дросселей 22-27, соединяющих аккумуляторы 34 - 36 с гидролинией 9 и аккумуляторы 37 - 39 с гидролинией 10, Значения напряжения пробоя стабилитронов 16 - 21 обеспечивают кусочно-линейную. аппроксимацию выше оптимальной зависимости (12) для эквивалентной жесткости аккумуляторов,Регулируемые дроссели с электромагнитным управлением обеспечивают плавное подключение аккумуляторов к гидравлическим линиям, что исключает появление гидравлических ударов в гидросистеме.Формула изобретения Устройство адаптивного управления объемным гидравлическим приводом, содержащее регулируемый гидронасос, гидравлический мехаНизм изменения подачи, блок дистанционного пропорционального управления подачей насоса, регулируемый гидромотор, гидравлический механизм изменения параметра регулирования гидромотора, блок дистанционного пропорционального изменения параметра регулирования гидромотора, первый и второй блоки гидроаккумуляторов, первую и вторую гидролинии, причем регулируемый гидронасос и регулируемый гидромотор соединены между собой первой и второй гидролиниями, к каждой из которых подключен соответствующий блок гидроаккумуляторов, регулируемый гидронасос и регулируемый гидромотор связаны механически соответственно с гидравлическим механизмом изменения подачи и с гидравлическим механизмом изменения параметра регулирования гидоомотора, гидравлические входы которых подключены к гидравлическим выходам соответственно 5 блока дистанционного пропорциональногоуправления подачей насоса и блока дистанционного пропорционального изменения параметра регулирования гидромотора, электрические входы которых являются со ответственно первым и вторым задающимивходами устройства, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности и долговечности за счет обеспечения оптимальных динамических процессов, оно до полнительно снабжено первым и вторымквадратичными функциональными преобразователями, сумматором, усилителем мощности, блоком вычисления обратной зависимости, а в состав каждого блока гид роаккумуляторов входят три аккумулятора,три стабилитрона, три регулируемых дросселя и три электромагнита регулируемого дросселя, каждый из которых связан с управляющим входом соответствующего регу лируемого дросселя и катушка каждого изкоторых подключена к первому электроду соответствующего стабилитрона, а каждый аккумулятор через соответствующий регулируемый дроссель подсоединен к соответ ствующей гидролинии, причем выходусилителя мощности подключен к второму электроду каждого стабилитрона первого и второго блоков гидроаккумуляторов, вход-к выходу блока вычисления обратной зависи мости, вход которого подключен к выходусумматора, первый и второй входы которого соответственно через первый и второй квадратичные функциональные преобразователи подключены соответственно к первому и 40 второму задающим входам устройства.1686407 гЯСоставитель В. Пилишкин Редактор С. Патрушева Техред М.Моргентал Корректор М, Кучеряв аз 3597 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, К, Раушская наб., 45зводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарин