Электрогидравлический следящий привод

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(61) Дополнительное к авт, свид-ву 51)М. Кл. 2) Заявлено 01.80 21 мзаявки Мо 78224/18-24 сприсоедин 05 В 11/1 б рствениый к теСССРлам изобретенийн открытий 23) Приорите о ллетеиь М 3 28 публиковано 3(078(088.8) ата опубликования описания 300781(71) Заявитель ЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯ ПР,ч игается бл содержит о ход которо рого сумма ходом инте в Изобретение относится к электро- гидравлическим следящим приводам и может быть использовано При построении резервированных приводов систем автоматического и дистанционного управления.Наиболее близким к предлагаемому является электрогидравлический следя-щий привод, содержащий последователь но соединенные датчик обратной связи, первый сумматор, усилитель, исполнительный механизм, датчик положения, второй сумматор, компаратор и ключ, и последовательно соединенные третий сумматор, интегратор и инвертор, вы с ход которого соединен со вторым входом второго сумматора и первым входом третьего сумматора, а вход датчика обратной связи соединен с выходом исполнительного механизма 11;Недостаток данной схемы состоит в том, что требуется расширение порога срабатывания компаратора относитепьно минимально возможной величины в связи с изменением максимальной скорости перемещения рабочего канала при изменении условий эксплуатации и внешней нагрузки и нечувствительности к изменению этих условий максимальной скорости выходного сигнала ЗО электронного контрольного канала то понижает надежность привода.Цель изобретения - повышение надежности привода.Указанная цель дост агодаря тому, что привод граничитель напряжения, в го соединен с выходом вто тора, а выход - со вторым в гратора.На фиг. 1 показана схема при ода; на фиг. 2 - диаграмма отработки приводом плавно изменяющихся входных сигналов, на фиг. 3 и 4 - диаграммы отработки приводом скачкообразных входных сигналов при разных начальных условиях) на фиг. 5 - пример отказа рабочего канала привода вследствие поступления на его вход . ложного управляющего сигнала.Привод состоит из рабочего 1 и электронного контрольного 2 каналов, соединенных с неэависивыми источниками входных сигналов ОВ и О,ц,. Рабочий канал состоит из первого сумматора 3, электрогидравлического усилителя 4, ключа 5, исполнирельного меанизма б, датчика 7 обратной связидатчика 8 положения выходного элемента рабочего. канала.В электронном контрольном канале2 один из двух входов третьего сумматора 9 соединен с источником входного сигнала О , выход третьегосумматора 9 соединен с первым входоминтегратора 10, выход интегратора 10подключен ко входу инвертора 11, выход инвертора 11 соединен со вторымвходом третьего сумматора 9 и со вторым входом второго сумматора 12, первый вход второго сумматора 12 соединен с выходом датчика 8 положениявыходного элемента рабочего канала,выход второго " сумматора 12 соединен со входом компаратора 13 и черезограничитель 14 напряжения - со вторйм входом интегратора 10, а выходкомпаратора 13 соединен со входомключа (электрогидравлического клапана) 5 рабочего канала,Привод работает. следующим образом.Рабочий канал привода под действием входного сигнала Ое р обеспечиваетпропорциональное перемещение его выходного элемента (Я, ). При этомва выходе датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала формируется электрический сигнал, пропорциональный перемещению рабочего канала, а, следовательно, и входномусигналу ОПри работе рабочего канала в лийейной зоне по скорости,т.е. когда никакой его элемент не насыщен, скорость изменения си.ала навыходе датчика 8 положения выходногоэлемента рабочего канала равна скорости входного сигнала, а погрешность воспроизведения входного сигнала определяется статической и динамической точностью рабочего канала,зависящей от коэффициентов усиленияи допусков на элементы рабочего канала,При ступенчатом изменении входного сигнала возможно насыщение электрогидравлического усилителя 4 порасходу рабочей жидкости, обусловленное наличием ограничения в проходных сечениях золотникового распределителя, что приводит к ограничениюскорости изменения сигнала на выходедатчика 8 положения выходного элемента рабочего канала. Задача электронного контрольного канала состоит в имитации основных характеристик рабочего канала: коэффициента усиления, добротности и максимальной скорости изменения выходного. сигнала, а также в Формировании выходного сигнала, аналогичного выходному сигналу датчика положения 8 выходного элемента рабочего канала, и в сравнении указанных сигналов между собой и выдаче команды на ключ 5 рабочего канала для его отключения при превышении разности сравниваемых сигналов установленной величины,Требуемое значение коэффициентаусиления и добротности контрольногоканала обеспечивается соответствующим выбором коэффициентов усилениятретьего сумматора 9 и интегратора10. Выходным сигналом контрольногоканала является сигнал на выходе инвертора 11, Сравнение выходных сигналов контрольного канала и датчика8 положения выходного элемента рабочего канала и выдача сигнала на Отключение рабочего канала осуществляется вторым сумматором 12 и компаратором 13.Без. учета вновь введенной корректирующей связи между выходом второго 5 сумматора 12 и вторым входом интегратора 10, максимальная скорость выход"ного сигнала контрольного канала определяется величиной максимальногонапряжения на выходе третьего сумма тора 9 и коэффициентом передачи интегратора 10. Используя специальноеустройство для ограничения выходногонапряжения третьего сумматора 9, илипринимая во внимание его естествен ное ограничение и выбирая соответствующим образом коэффициент передачиинтегратора 10, в исходных (нормальных) эксплуатационных условиях максимальная скорость изменения сигналана выходе контрольного канала устанавливается равной (в пределах допусков) номинальной или фактической максимальной скорости изменения сигналана выходе датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала.При наличии корректирующей отрицательной обратной связи между выходом второго сумматора 12 и вторымвходом интегратора 10 максимальнаяскорость изменения выходного сигнала 40 контрольного канала автоматически регулируется в функции относительнойразности выходного сигнала контрольного канала и сигнала датчика 8 положения выходного элемента рабочегоканала в ограниченном диапазоне, определяемом ограничителем 14 напряжения и соответствующем диапазону изменения максимальной скорости выходного сигнала датчика 8 положения вы-ходкого элемента рабочего канала взаданных условиях эксплуатации. Если,например, известно, что максимальнаяскорость выходного сигнала датчика8 положения выходного элемента рабочего канала изменяется в пределах+50 от номинального значения, тоуровень выходного напряжения ограничителя 14 устанавливается таким,чтобы максимальная скорость интегрирования сигнала коррекции составлялабы 50 от максимальной скорости интегрирования выходного сигнала третьего сумматора 9.При исправной работе привода влинейной зоне и без учета корректирующей связи между выходом второгоИз этого уравнения 15 беь.хор,л кор. ЬОс кц О=О .р К (Я) сумматора 12 и вторым входом интегратора 10 рассогласование между выходными сигналами датчика 8 положения выходного элемента рабочего качала и электронного контрольного канала (условное рассогласование й О,"ф)определяется разностью входных сигналов Оьх и Оьхкр а также технологическими й эксплуатационными допуска-ми на характеристики элементов каналов. При наличии же корректирующейсвязи это рассогласование уменьшается, так как контрольный канал в некотором диапазоне рассогласований отслеживает перемещение рабочего канала. Точность слежения определяетсясоотношением коэффициентов корректирующей и основной обратных связейконтрольного канала. До моментанасыщения ограничителя 14 напряжения условное рассогласование междувыходными сигналами контрольного ирабочего каналов уменьшается на величину, определяемую выражениемгде д О ф- условное рассогласованиеЬеь.кор.Ьй.между выходными сигналами контрольного и рабочего каналов беэ учетакорректирующей связи;К - коэффициент усиления первого сумматора 9;К - коэФфициент передачи инк 2тегратора 10 по цепи выходного сигнала первогосумматора 9;К -- коэффициент передачи интегратора 10 по цепикорректирующего сигнала,К - коэффициент усиления второго, сумматора 12.Величина условного рассогласования между выходными сигналами контрольного и рабочего каналов, при котором происходит насыщение цепи коррекции, определяется из уравнения Левая часть этого уравнения является выражением, определяющим необходимую и достаточную величину максимальной скорости интегрирования корректирующего сигнала для выравнивания скоростей контрольного и рабочего каналов во всех условиях эксплуатации, а правая часть - номинальное значение максимальной скорости изменения выходного сигнала контрольного канала. беысор пЧ (К К К насыь. кор ККК к,Максимальное уменьшение рассогла сования между выходными сигналамиконтрольного и рабочего каналоврсоответствующее насыщению устройства14 ограничения напряжения составляетвеличину1 О кор. п пкР"Ь, х,кххгдеп - отношение максимальнойскорости интегрированиясигнала коррекции к максимальной скорости интегрирования выходного сигнала третьего сумматора 9;О - максимальный сигнал навыходе третьего суммато ра 9.фактическая величина рассогласования между выходными сиги тамиконтрольного и рабочего каналов, контролируемая компаратором 13, равна 25 без.сор. Ьеъ сорпрн д Оь ( (дОЬых )щщц сорбез мор.сор. Омха кй "й ..Ь ДО КК,К+ К К без хор бей норпрн Ь Оьцг, (ЬОЬцс. )нскыщ.соркор оеЪ,кор п,мок,КЬ С ЬЪкй. 4 к Ьфф35Пусть на вход контрольного и рабочих каналов поступают управляющиесигналы, скорость изменения которыхне превышает минимально возможноймаксимальной скорости изменения вы ходного сигнала рабочего канала,причем входные сигналы отличаются другот друга на предельно допустимую величину, а характеристики каналов предельно неидентичны. Диаграмма фиг.3 45 показывает характер и величинУ изменения входных сигналов (ОЬх и О р),выходного сигнала рабочего канала(ОЬ), выходного сигнала контрольного канала при отсутствии и наличии 50 корректирующей связи между выходомвторого сумматора 12 и вторым входоминтегратора 10 (О ,ффи Оьсоответственно), предельйой разности выходных сигналов рабочего и контрольногоканалов при отсутствии и наличии ука"занной цепи коррекции (ЬО, и дОсоответственно) и требуемйе значениянастройки порогов срабатывания компараторов 13 в том и другом случае(дфъ ри ь"ф ).с с40 Из диаграммы видно, что при введении коррекции Фактическое рассогласование между контрольным и рабочимиканалами несколько уменьшается, всвязи с чем для своевременного обнаружения неисправности в приводе пози отсутствует необходимость в дополнительном увеличении порога срабатывания компаратора для устранения ложного отключения при скачкообразныхвходных сигналах, привод с введенной коррекцией при отказах имеетменьшее произвольное перемещение еговыходного элемента, что повышает отказобезопасность привода.Таким образом, предлагаемый электрогидравлический следящий приводО для систем управления летательных ап.паратов повышает отказобезопасностьпривода за счет уменьшенйй возмущения со стороны привода на летатель- .ный аппарат при отказах рабочего5 канала путем уменьшения порога срабатывания системы контроля, благодарявведению коррекции скорости изменениявыходного сигнала .электронного к"нтрольного канала по относительному2 О рассогласованию между выходными сиг"налами контрольного и рабочего каналов,Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет умейь шкть вес многоканального агрегата,благодаря замене однсго модуля наэлектронный контрольный канал, нет.необходимости в освоении новых технологических процессов и приобретениивысококачественного программного обоЗО рудонания для увеличения точности изготовления рабочих щелейзолотниковых пар. где Ь е хред"цбез"ое - расчетное значение предельно возможного рассогласования между выходными сигналами исправных контрольного и рабочего каналов при отсутствии корректирующей связи между выходом второго сумматора 12 и вторым входом интегратора 10. 1Пусть на вход контрольного и рабочего каналов поступают скачкообразные входные сигналы при различных начальных условиях (см. фиг. 3 и 4).Из диаграмм видно, что при отсутствии коррекции возможно существенное увелиреъ,х.ор. ченке рассогласования ь 1 Р , , что потребовало бы соответственного расширения порога срабатывания компара" тора или введения перед ним элемента временной задержки. Прн введении же коррекции и прн любых начальных условиях скачкообразные входные сигналы не вызывают увеличения рассогласования между выходными сигналами относительно предельно возможных статичес" ких рассогласований. В связи с этим расширение порога срабатывания компаратора 13 или введение временной задержки на его срабатывание не требуется.Отказ в рабочем или контрольном каналах приводит к увеличению рассогласования между их выходными сигналами, срабатыванию комнаратора 13 и княтию гидропитания с рабочего канаа при помощи ключа - электрогидравлического клапана 5.Рассмотрим пример отказа рабочего канала вследствие поступления на его вход ложного входного сигнала (Об ), За счет корректирующего сигнала контрольный канал в ограниченном диапазоне подслеживает эа рабочим каналом, уменьшая тем самым рассогласование между своим выходным сигналом и вы" ходным сигналом рабочего канала,что учитывается при выборе порога срабатывания компаратора 13 (в соответствии с выражением 6).Величина перемещения выходного элемента рабочего канала в результат ,отказа (избц ) пропорциональна порогу срабатывания компаратора 13. Так как при наличии корректирующей свяЭлектрогндравлический следящийпривод, содержащий последовательносоединенные датчик обратной связи,4 ц первый сумматор, усилитель, исполнительный механизм, датчик положения,второй сумматор, компаратор и ключ,и последовательно соединенные третийсумматор, интегратор и инвертор, вы 4 ход которого соединен со вторым входом второго сумматора и первым входом третьего сумматора, а вход датчика обратной связи соединен с выходомисполнительного механизма, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюфф повышения надежности привода, он содержит ограничитель напряжения, входкоторого соединен с выходом второгосумматора, а выход - со вторым входом интегратора.ЯИсточники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Труды 1 Ч НТК, ММКБ "Родина",1976, с. 351 (прототип). рог срабатывания компаратора 13 прихор-Еаличии корректирующей связи (Ь ) должен быть несколько уменьшен по сравнению с требуемым порогом, рассчитанным при условии отсутствия коррекции. Причеммор. кор.бе кор, пц фк порог. Ьаих.пред,"д (Ь"ьью.пред. к,д851335е ам=айцт.Зах, Омх, пи за4/бб ч.краж 940 поппп фпа ФилжйОрОду улв