Электрогидравлический следящий привод

1432280 ния. Другой вход измерителя 1 соединен с задатчиком, выход к-рого через апериодическое звено 14 второгопорядка подключен к входу первогосумматора (С) 5. Второй С 15 последовательно соединен с первым квадратором16, вторым блоком 17 умножения БУ)и третьим С 18, Последовательно соединены четвертый С 19, пятый С 20 итретий БУ 21, а также первый, второйи третий источники 22 - 24 опорногонапряжения, Датчик 25 положения, датчик 26 скорости перемещения, датчик27 усилия, четвертый БУ 28, второйквадратор 29 соединены последовательно, Выход источника 22 подключен кпервым входам С 15 и 19, вторые вхо-ды к-рых соединены с выходом датчика25 положения. Выход источника 23 подключен к третьему входу С 15, выходк-рого соединен с первым входом БУ Изобретение относится к гидроавтоматике, может быть использовано в конструкциях промьшытенных роботов и явля"ется усовершенствованием изобретенияпо авт. св. Р 1346858. 5Целью изобретения является повышение точности и устойчивости,На фиг. 1 изображена принципиальная схема электрогидравлического следящего привода; на фиг, 2 - кинемати Оческая схема исполнительного органаробота,Электрогидравлический следящийпривод содержит задатчик (не показан).и последовательно .соединенные измеритель 1 рассогласования, первое 2 ивторое 3 дифференцирующие звенья сзамедлением, первый блок 4 умножения,первый сумматор 5,первый усилитель6, привод 7 регулирующего органа (не 20показан) насоса 8, связанного гидромотором 11, вал 12 которого механически соединен с объектом управленияи датчиком 13 положения, подключеннымсвоим выходом к второму входу измеря теля 1 рассогласования, другой входкоторого соединен с задатчиком, выходкоторого через апериодическое звено14 второго порядка подключен к входу 28, второй вход к-рого подключен к выходу датчика 2 7 и одновременно к второму входу БУ 17. Выход БУ 28 подключен к входу С 20. Второй и третий входы С 18 соединены с выходом третьего источника 24 и через второй квадратор 29 - с выходом С 19. Второй вход БУ 21 подключен к выходу датчика 26 скорости. Последовательно соединены БУ 30 и первое апериодическое звено 31 первого порядка, выход к"рого подключен к третьему входу С 5. Первый вход БУ 30 соединен с вы-. , ходом БУ 21, а второй вход - с выходом первого дифференцирующего звена 2 с замедлением. Второй вход БУ 4 подключен к выходу С 18. При такойсхеме в приводе обеспечивается инвариантность к изменению нагрузочныххарактеристик и к утечкам рабочей .жидкости. 2 ил. 2первого сумматора 5, последовательно соединенные второй сумматор 15, первый квадратор 16, второй блок 17 умножения и третий сумматор 18, последовательно соединенные четвертый сумматор 19, пятый сумматор 20 и третий блок 21 умножения, а также первый 22, второй 23 и третий 24 источники опорного напряжения, датчик 25 положения, датчик 26 скорости перемещения, датчик 27 усилия, четвертый блок 28 умножения, второй квадратор 29, причем выход первого источника 22 опорного напряжения подключен к первым входам второго 15 и четвертого 19 сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом датчика 25 положения, выход второго источника 23 опорного напряжения подключен к третьему входу второго сумматора 15, выход которого соединен также с первым входом четвертого блока 28 умножения, 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 сумматора 18 соединены соответственно с выходом третьего источни432280ка 24 опорного напряжения и через второй квадратор 29 с выходом четвертого сумматора 19, второй вход третьего блока 21 умножения подключен 5 ;к выходу датчика 26 скорости. Кроме того, привод содержит последовательно соединенные пятый блок 30 умножения и первое аперцодцческое звено 31 первого порядка, выход которого подключен к третьему входу первого сумматора 5, первый вход пятого блока 30 умножения соединен с выходом третьего блока 2 1 умножения, а второй вход - с выходом первого диФференцц рующего звена 2 с замедлением, второй вход первого блока 4 умножения подключен к выходу третьего сумматора 18.Исполнительный орган содержит го схват 32 для захвата груза 33, горизонтальное звено 34 с датчиками 25 и 26, вертикальное звено 35. Блоки 2, 3, 14, 31, 38 образуют корректирующее устройство. Датчцк 2 7 размещен в 25 схвате 32. Кроме того, привод содержит последовательно соединенные блок 36 деления, шестой блок 37 умножения, второе аперцодическое звено 38 первого порядка, выход которого подключен 30 к четвертому входу первого сумматора 5, а также последовательно соединенные сумматор 39, второй усцлитель 40 и седьмой блок 41 умножения, причем первый ц второй входы сумматора 39 подключены соответственно к выходам четвертого источника 42 опорного напряжения ц третьего блока 21 умножения, вход делимого блока 36 деления подключен к выходу первого дцфферен цирующего звена 2 с замедлением, вход делителя - к выходу сумматора 39, а его выход соединен с входами второго дифференццрующего звена 3 с замедлением и пятого блока 30 умножения,вто рой вход седьмого блока 4 умножения подключен к выходу первого сумматора 5, а его выход - к входу первого усилителя 6. Гидромотор 11 связан валом 12 с редуктором (не показан).Первый ц второй входы сумматора 18 имеют коэфФициенты усилепя, равные единице, а третий коэффициент усиления пропорционален массе звена 34. Первый вход сумматора 20 имеет коэффициент усиления, пропорциональный двум массам звена 34, а второй - коэффициент усиления, равный двум, Датчик 27 служит для формирования сигнала, пропорццональцого массе груза 33. Первый вход сумматора 39 имеет коэффициент усиления, пропорциональный величине утечек рабочей жидкости Ь,.Кроме того, на фцг. 1 и 2 я сигнал желаемого положения с задаю" щего устройства; и 8 - соответствукщце обобщенные координаты звеНьев334 и 35 обьекта управления; 8 - ско" рость измеценця третьей обобщенной координаты 8 ; У - ошибка привода (величина рассогласования); а, а, ш - соответственно массы звеньев 35 и 34,и захваченного груза 33; 1йсопз - исходное расстояние от оси вращения горизонтального звена 34 до его центра масс прц я = 0; 1 = сопзС - расстояние от центра масс горизонтального звена 34 до средней точки схвата 32; 18 " моментное воздействие ца выходной вал 12.Привод работает следующим образом.Сигнал д после коррекции через усилитель 6 поступает на привод 7 ре- гулирующего органа насоса 8, который, создавая поток рабочец жидкости в гидролцнцях 9 ц 10, воздействует на гидромотор 11, вал которого изменяет положение, уменьшая рассбгласование сГ, Электрогцдравлцческцй привод при работе с различцымц грузами, а также эа счет взаимовлияния степеней подвюкцости обладает переменными момецтными характеристиками, которые изменяются в широких пределах, что может существенно снижать качественные показатели работы. Кроме того, неучет утечек рабочей жидкости также может снижать качество управления приводом и приводить к потере устойчивости. Для качественного управления координатой и, необходимо компенсировать отрицательное влияние изменения координат 8 и 8 и утечки рабочей жид с кости Ь на динамические свойства привода. Кинетическая энергия Т всех движущихся масс исполнительного органа (Фиг. 2) представляется в видеТйг. + й. + сБ Д 1г Т м 2 2 2+а(1 + я ) - момент инерции гори 3 Эзонтального звена 34при вращении вокруг432280 вертикального звена 35со скоростью К,; 1 г шг(1 з 1 Р ) момент инерции груза33 относительно вертикальной оси вращения(вертикального звена35);момент инерции вертикального звена 35 массой п относительнопродольной оси;момент инерции горизонтального звена 34массой шз относительно поперечной оси,проходящей через центр масс;момент инерции вращающегося вала 12 гидромотора 11 и вращающихся частей (редуктора 1 приведены к валу гидромотора). Учитывая, что ЙЭТФ+ БЗ) К + 2 шз(1 з + Кз)й,фз + афпг(1 +1 з вз Ж ( з 8 з з)8 8 з фат-- О,дК,можйо считать, что моментное воздействие движущихся масс имеет вид 40 Н(8 з,ш,)8+ Ь(ьз ф Йз ф+В,) 8, +тг(1,+8,+1,)Пер едаточн ая функция р аз ом кнут о гопривода может быть представлена ввидеИ(Р) И (Р) И (Р)ГС)дрИ, (Р) И(Р), (3) где Р - символ дифференцирования;И(Р) - передаточная функция привода;И(Р),Ир(Р) - соответственно передаточныефункции усилителя 6, регулирующего органа насоса 8;.15И (Р) - передаточная функция корректирующего устройства;И- передаточная Функция гидропередачи, состоящей иэ насоса8 и гидромотора 11.Номент, развиваемый гидромотором1, равенИ(С) = 0 ОАР = Т д ++ 1 с /1 р (4) 25при 11 с (С ) = 0 - момент сопротивлений,где Р - перепад давлений рабочейжидкости в гидролициях 9и 1 О;- передаточное отношение реРЭОдуктора;И - характерный объем гидромотора 11.С учетом выражения (1) и (2) соотношение (4) принимает вид0 И Р (11 р + Н/1 р)8(Н/з.р + 11 р)Р 0 ОИ 1 рЬН+1 фВ результате передаточная функция Иг (Р) с учетом утечек рабочей жидкости (1.з 1 0) пРинимает вид(6) Н + 1 дЧ г Н + 1 дЬ Ке + Ы Кп(ЬЬ + 0,011 Р д) Ке(ЬЬ + 0,01 И д) ЧИ (Р)зТР+1 1г где- угол поворота регулирующегооргана насоса 8; 10юКе = сопят.;сопэй;Ин - характерньп объем насоса 8;- скорость вращения насоса 8;Ч - объем рабочей жидкости в гидролинии 9 нагнетания и полости нагнетания насоса 8;Ьэ - утечки рабочей жидкости. 20Иэ выражения (6) видно, что параметры передаточной функции Инги (Р) являются существенно переменными ц зависят от величин Н(Кэ, гп,) и Ь(КЗ,ш), а также Ьэ. В результате 25 значительно изменяются и динамические свойства электрогидравлического следЯщего пРивода пРи измецении К , Кэ, гпг и Ьз в широких пределах, а н отдельных случаях нозможна даже потеря устойчивости его работы, Для сохранения неизменными динамических свойств электрогидравлического следящего привода необходимо стабилизировать все параметры передаточной функции И(Р). Поскольку переменные параметры содержатся только в Ингм (Р)то для стабилизации свойств всего привода в целом вид последовательного корректирующего устройства И(Р)еобходимо 40 выбирать с учетом вида передаточной функции Ин(Р).Коррекция И.(Р) осущестнляется с помощью апериодического звена 14 второго, порядка с передаточной функцией 451И, (Р)4 (Т Р + 1)(Т Р +. 1) двух дифференцнрующих звеньев 2 и 3 с замедлением, причем их передаточные функции И(Р) и И (Р) имеют видКдР(Т Р + 1)1где К, 551 еКа так:,е аперцодических звеньев 31 и 38 с передаточными функциями Ь 2 КаИ (Р)Зь ТР+12Параметры Т, и Т выбирают достаточно малыми с целью придания приводу необходимых динамических свойстн,Для непрерывной настройки параметровкоррекции И(Р) по текущим значениямН(К 3 э гпг)е Ь(Кз Кэ, щ,.) и Ьэ используются блоки 4, 30 и 37 умножения, навторые входы которых подаются сигналы, соответственно, пропорциональныевеличинам Н + 1 и Ь,Сигналы, пропорциональные Н + 1 иЬ, формируются следующим образом. Измеряя с помощью датчика 25 положениязначение Кэ и складываЯ его с помощьювторого сумматора 15 со значениями1 э и 1 , получаемыми соответственнона выходах первого 22 и второго 23источников, опорного напряжения, навыходе сумматора 15 будет сигнал,ФпРопоРциональный Кэ + 1 + 1, а навыходе четвертого сумматора 19 - сигнал, пРопоРциональньй Кз + 1 э. Подасется сигнал К + 1 ца второй квадратор 29, а сигнал К + 1 з + 1 э - напервый квадратгр 16 и перемножаетсявыходной сигнал квадратора 16 на сигнал гпту с выхода датчика 27. С учетомтого, что третий источник 24 опорного напряжения вырабатывает сигнал,пропорциональньпг величине 1 + 1, +г+ 1 д , на выходе третьего сумматора18 имеет сигнал н(1 з + К) + щг(1 з+3 Кз) 15 1 л Тьо Н 1 дрСомножитель гп у первого слагаемого появляется в результате того,что третий сумматор 18, как и все используемые сумматоры, выполняется цаоперационных усилителях, именщих несколько входов. Первый и второй нходысумматора 18 имеют коэффициенты усиления, равные единице, а третий вход -коэффициент усиления, пропорциональный щ.На выходе четвертого блока 28 умножения формируется сигнал, пропорциональный 2(пг(1 + 1 э + Кз) +(Т,Р+ 1)(Т,Р+ 1)( , а" )11 а асу 9 14 + шз(1 + 8 , Причем сомножители 2зи ш н последнем выражении появляют 3ся в результате того, что первый и второй входы пятого сумматора 20 имеют соответственно коэффициенты усиления 2 ш и 2, После перемножения сигнала с выхода пятого сумматора 20 на сигнал с выхода датчика 26 скорости на выходе третьего блока 21 умножения будет сигнал, соответствующий выражению для Ь (2), Первый вход сумматора 39 имеет коэффициент усиления, равный единице, а второй - пропорциональный 1.р. Четвертый источник 42 Опорного напряжения имеет сигнал на2 Я выходе, пропорциональный 0,010 д На выходе сумматора 39 имеем сигнал, пропорциональный величине 1.зЬ + а передаточная функция прямой цепи разомкнутого привода с учетом соотношений (6) и (7) имеет вид(ТР 1)(Т Р 1)Р КНаеИэ выражения (8) видно, что все параметры передаточной функции Ы(Р) при введении разработанной коррекции Ю(Р) остаются постоянными, а следо" вательно, постоянными сохраняются и динамические свойства, и качественные показатели всего электрогидравлического привода в целом, т.е, точность и устойчивость привода не зависит от изменения нагрузочных характеристик Н(3 зэ шг) и Ь(8 зю Ыз шг)ф а также от величины .утечек рабочей жидкости 1.з. Таким образом, в приводе обеспечивается инвариантность к изменению нагрузочных характеристик и к утечкам рабочей жидкости. формула изобретения Электрогидравлический следящий привод по авт. св. Р 1346858, о т -+ 0,01 Ые, который подается на блоке р у36 делейия. Второй усилитель 40 имеет коэффициент усиления, пропорциональный величине 100/У 1.р, Второее,еапериодическое звено 3 имеет переда 1,э 1;рточную функцию ---- . -- . Таким обТ,Р+1разом, с учетом вида передаточных 10 функций Ъ 7 (Р), Из (Р), Ч,е (Р), ЫЗ (Р) фМ (Р) на выходе седьмого блока 41умножения сигнал имеет вид к + и 7 рй н + 1 1 ьдке + ь 7 30 оь Я + 1 тВ результате передаточная функциякорректирующего устройства имеет вид л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и устойчивости, он снабжен четвертым источником опорного напряжения, последовательно З 0 соединенными блоком деления, шестымблоком умножения и вторым апериодическим звеном первого порядка, подключенным выходом к первому сумматору, а также последовательно соединен ными шестым сумматором, вторым усилителем и седьмым блоком умножения, причем два входа шестого сумматора подключены к выходам четвертого источника опорного напряжения и третье го блока умножения, вход делимогоблока деления подключен к выходу первого дифференцирующего звена с замедлением, вход делителя - к выходу седьмого сумматора, а выход соединен 45 с входами второго дифференцирующегозвена с замедлением и пятого блока умножения, второй вход седьмого блока умножения подключен к выходу первого сумматора, а выход - к входу 50 первого усилителя.1432280 иг. 2 Рождественский Со ст авител Техред Л. орректор Г, Решетн юко ирак 652 По е Производственно-полиграфическое предприятие 1 г. Уж ул. Проек Редактор И. Иул Заказ 5409/30 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/