Электрогидравлический следящий привод

 

Изобретение позволяет повысить точность и устойчивость системы управления . Привод содержит задатчик, измеритель 1 рассогласования, дифференцирующие звенья 2, 3, с замедлением , блоки 4, 17, 21, 28, 30 умножения , сумматоры 5, 15, 18,.19, 20, усилитель 6, привод 7 регулирующего органа насоса 8, гидромотор 11, датчик 13 положения вала 12, апериодическое звено 14 второго порядка, квадраторы 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 постояннь1ми все параметры передаточной функции привода при введении передаточной функции корректирующего устр-ва. Это приводит к сохранению постоянными динамических св-в и качественных показателей всего электрогидравлического привода в целом. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (Л HS 00 4 О5 СХ) ел 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (50 4 F 15 В 9 03

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ фие.1

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4065540/25-06 (22) 05,05.86 (46) 23.10,87, Бюл. N - 39 (71) Дальневосточный политехнический институт им. В.В.Куйбышева и Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С,O,Макарова (72) В.Ф.Филаретов, 10.Ï,Êîíäðàòåíêo и А.С.Суляев (53) 62-521(088,8) (54) ЭЛЕКТРОГРЩРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ

ПРИВОД (57) Изобретение позволяет повысить точность и устойчивость системы управления. Привод содержит задатчик, измеритель I рассогласования, диффе ренцирующие звенья 2, 3, с замедлением, блоки 4, 17, 21, 28, 30 умножения, сумматоры 5, 15, 18,. 19, 20, „„SU„„1346858 А 1 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 ка- а чественных показателей всего электрогидравлического привода в целом, з.п. ф-лы, 2 ил.

1346858

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано

B системах управления промышленных роботов и манипуляторов.

Целью изобретения является повьппение точности и устойчивости.

На .фиг.1 изображена схема электрогидравлического следящего привода; на фиг.2 — схема объекта управления.

Электрогидравлический следящий привод содержит задатчик (не показан), последовательно соединенные измеритель 1 рассогласования, первое и второе дифференцирующие звенья 2 и 3 с замедлением, первый блок 4 умножения, первый сумматор 5, первый усилитель 6, привод 7 регулирующего органа (не показан) насоса 8, связанного гидролиниями 9 и 10 с гидромотором

11, выходной вал 12 которого механически соединен с объектом управления, и с датчиком 13 положения вала 12, подключенным своим выходом к второму входу измерителя 1 рассогласования, выход которого через апериодическое звено 14 второго порядка подключен также к второму входу первого 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, второй и третий источники 22, 23 и 24 соответственно опорного напряжения, датчик 25 положения горизонтального звена, датчик 26 скорости перемещения горизонтального звена, датчик 27 усилия, четвертый блок 28 умножения и второй квадратор 29, причем выход первого 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 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

На фиг,1 и 2 обозначены. параметры,, сигнал желаемого положения от ф эадатчика; g g g — соответствую-2 3 щие обобщенные координаты звеньев 34 и 35 объекта управления; g — скорость изменения обобщенной координаты; d .- ошибка привода (величина рассогласования); т, ш » ш„ — соответственно массы звеньев 35, 34 и захваченного груза 33; 7. — исходное расстояние от оси вращения горизонтального звена 34 до его центра масс при gg =- 0; .У вЂ” расстояние от центра масс горизонтального звена 34 до средней точки схвата 32; M> — моментное воздействие на выходной вал

12, Электрогидравлический следящий привод работает следующим образом

18 соединены соответственно с выходом третьего источника ?4 опорного напряжения и через второй.квадратор 29 с выходом четвертого сумматора 19, второй вход третьего блока 21 умножения подключен к выходу датчика 26 скорости горизонтального звена, Кроме того, он содержит последо10 вательно соединенные пятый блок 30 умножения и апериодическое звено 31 первого порядка, выход которого под. ключен к третьему входу первого сумматора 5, первый вход пятого блока 30 умножения соединен с выходом третьего блока 21 умножения, а второй входс выходом первого дифференцирующего звена 2, второй вход первого блока 4 умножения подключен к выходу третьего сумматора 18, Объект управления имеет, например, схват 32 для захвата груза 33, горизонтальное звено 34 и вертикальное звено 35, Звенья 2, 3 и 14 образуют

25 корректирующее устройство, Гидромотор Il связан с валом 12 редуктором (не показан). Первый и второй входы сумматора 18 имеют коэффициенты уси-. ления, равные единице, а третий—

ЗО коэффициент усиления, пропорциональный 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, пропорционального массе гру"за 33.

1346858

30 (m+m+m )

2 Г 3 2

Э

) — момент инерции горизонтального звена 34 при вращении вокруг вертикального звена 35 со скогде I =I +г. (1 +

5 з з э ростью g,;

) — момент инерции груза 33 относительно вертикальной оси вращения (верти 45 кального звена

35); — момент инерции вертикального звена 35 массой . 0

m< относительно продольной оси; — момент инерции горизонтального звена 34 массой

m относительно поперечной оси, проходящей через центр масс; г г(з э

Сигнал d через усилитель б поступает на привод 7 регулирующего органа насоса 8, который, создавая поток рабочей жидкости в гидролиниях 9 и 10 воздействует на гидромотор 11, выходной вал 12 которого изменяет положение объекта регулирования, уменьшая рассогласование д . Злектрогидравлический привод при работе с раз- 10 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- 2 динатой я необходимо компенсировать

1 отрицательное влияние изменения координат g и g на динамические свойства привода. Кинетическая энергия Т всех движущихся масс представляется в виде:

Х g I g Х g (m,+m ) д

T- =— — — + -- — — + — —,— + — — — — -+

2 2 2 2 момент инерции вращающегося вала гидромотора

ll и вращающихся частей редуктора (приведены к валу гидромотора).

Учитывая, что

ДТ

Хм) шз(1з + э ) 1 г(W, (Р), У (Р) — соответственно передаточные функции усилителя 6 и регулирующего органа насоса 8;

W„(P) — передаточная функция корректирующего устройства;

V „ (P)- передаточная функция гидропе" редачи,состоящей из насоса 8 и гидромотора ll °

Момент, развиваемый гидромотором

11, равен:

Nt. (4 ) =0> 01VgP =Х р Я. +М /1 р > при Mc(t )=0 (4) где N (t! — момент сопротивлений;

P — перепад давлений рабочей жидкости в гидролиниях 9 и 10; — передаточное отношение

P редуктора; аВТ вЂ” — = (1,+l„)К,+m (l,+g,) " g,+ амд, +?m (1 +g.,)g,g +m,(1++1 +д. ) g,+

+?m (l +g,+1 )g,g э,0 дТ дЯ можно считать, что моментное воздействие со стороны движущихся масс имеет вид:

H(g3 шг)g>+11(g»g»mc)gi (1)

+Х +Х

h («я,, g,,m, ) =2 (m +g ) +m „(1>+ g + 1 ) g . (2)

Передаточная функция привода может быть представлена в виде:

g, (t)

--.— — =w(p) =w, (p) w,(p) w „,Ä(p) w Ä(p), (3) где P — символ дифференцирования;

W(P) — передаточная функция привода

5 1346858

6 — характерный объем гидро- Для сохранения неизменными динами9 мотора 11. ческих свойств электрогидравлическоС учетом выражений (1) и (2) соотно- го привода коррекция У (Р) осуществшение (4) примет вид: 5 ляется с помощью апериодического зве0 ° OlwqP =(Ii p +H/i>)g,+(h/ip)g„,(5) на 14 второго порядка с передаточной

Иэ выражения 5 следует, что функцией

0,01Wg O O1Wgi

WH (P)

1 я (t) (Н/ið+Ii )Р h (T„Р+! ) (T Р+1 )

10 где Т,,T2 — постоянные времени двух дифференцирующих звеньев

2 и 3 с замедлением, причем W2(Ð) и W, (Р) имеют вид

15 2 3

К P

W (Р)= — — — W,(Р)-— (Т„Р+1) (т, P+1) P«(t) ЬИр

Н+ Ii

-+1 — — - — - p+1 (H/iр+Iiр)Р

В результате передаточная функция

W„ (P) примет вид:

Нгм

КХЕ Wgip

VP TOOh

H+Ii р — — — Р+1

g„(t)

w„, (Р)- "

"g (t2

WgiP

1Î0h

КЕ

WgiP-VP

Н+Е р

p+1

К/(Wgip) 100V(H+IiP ) 2 100hV (— — — — — — — р + — --- — -p+1)P

КЕМ i р KEWg i P (6) где — угол поворота регулирующего органа насоса 8, н ьв.

"а

К= — — — — К - =const, =-const х Э i o э — коэффициенты пропорциональности

W„8;

Я вЂ” скорость вращения насоса 8;

V " "объем рабочей жидкости в гидролинии 9 нагнетания и полости нагнетания насоса 8.

Из выражения (6) видно, что пара метры передаточной функции W „„„(P) являются существенно переменными и зависят от величин Н(дв,п,.) и

h(g„g„m „). В результате могут значительно изменяться и динамические свойства электрогидравлического следящего привода при изменении g g è ш в широких пределах, а в отдельных случаях возможна даже потеря устойчивости его работы.

100V где

1 2 .2

4 е а также апериодического звена 31 с передаточной функцией

К (P) = — — — — г

25 31 (Т2Р+1 ) 1 где К„,К2 — постоянные коэффициенты.

Параметры Т„ и Т выбирают достаточно малыми с целью придания приводу необходимых динамических свойств.

Для непрерывной подстройки параметров коррекции W „(P) по текущим значениям H(g»m„), h(g»g»m ) на вторые входы блоков 4 и 30 подаются сиг 5 налы, соответственно пропорциональные величинам Н + I u h.

Сигналы, пропорциональные Н + Е и Ь формируются следующим образом. Изме40, ряя с помощью датчика 25 положения значение g и складывая его с помощью второго сумматора 15 со значениями

1 и 1, получаемыми соответственно на выходах первого и второго источни45 ков 22 и 23 опорного напряжения, на выходе этого сумматора формируется сигнал, пропорциональный я +1 +1 а на выходе четвертого сумматора 19— сигнал, пропорциональный g +1+. Сигнал д„+1 подается на второй квадра50

Фтор 2, а сигнал ив+1 в+1 — на первый квадратор 16, и перемножается выходной сигнал квадратора 16 на сигнал ш, с выхода датчика 27. В результате с учетом того, что третий источник 24 опорного напряжения вырабатывает сигнал, пропорциональный величине Е +Е +Iip ., на выходе тре° 2 тьего сумматора 18 формируется сигнал

7 13468

3 ) п»г(l ç 1з з) 1b IN

+ 1 1 р = Н+1 Х

На выходе четвертого блока 28 умножения формируется сигнал, пропор,(3 3 Э» де пятого сумматора ?Π— сигнал, пропорциональный ?Ги «(1» +1 +я ) +

+п» (1» + )3 . После перемножения сигь 10 налов с выходов сумматора 20 и датчика 26 на выходе третьего блока 21 умножения сигнал соответствует выражению для h (?).

Таким образом с учетом вида пере1 l5 даточных функций (Р)з W,(P),,,(Р) и W (P) на выходе первого сумматора 5 будем иметь сигнал

100V(Н+Х1 p ) g 100

P +-- — — — - Р+1

KÅW% i Р2

К У 2 2

58

30 (7) (T Р+1) (T Р+1)

В результате передаточная функция корректирующего устройства W „(P) будет иметь вид

100Ч(Н+И, ) 100V1i — — -- — -р+ p+l

KEW г ф p K>W> ip к (T„P+1) (т Р+1) а передаточная функция прямой цепи разомкнутого привода с учетом соотно»пений 6 и 7 — вид

К/(Whip )

W(P)=W (P)W (P) — — — -- — — —, (8)

У P (т P++1)(т P++1)

Из выражения (8) видно, что все параметры передаточной функции W(P) при

40 введении коррекции Ч„(Р) остаются постоянными, а следовательно, постоянными будут сохраняться и динамические свойства и качественные показатели всего электрогидравлического привода

45 в целом, т.е. точность и устойчивость не будут зависеть от изменения нагрузочных характеристик H(g»m«) и

Ь(ц,д,»»» „), т.е. будет обеспечиваться йннариантность к изменению нагрузочных характеристик.

Формула изобретения

). 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 объектом управления, имеющим горизонтальное звено, и датчиком положения вала, подключенным выходом к входу измерителя рассогласования, другой вход которого связан с эадатчиком, а выход через апериодическое звено второго порядка подключен к входу первого сумматора, отличающийся тем, что, с целью повьппения точности и устойчивости, он снабжен последовательно соединенными вторым сумматором, первым квадратором, вторым блоком умножения и третьим сумматором, последовательно соединенными четвертым и пятым сумматорами и третьим блоком умножения, а также тремя источниками опорного напряжения, датчиками положения и скорости горизонтального звена, датчиком ус»»лия, четвертым блоком умножения и вторым квадратором, причем выход первого источника опорного напряжения подключен к первым входам второго и четвертого сумматоров, вторые входы которых соединены с выходом датчика положения горизонтального звена, выход второго источника опорного напряжения подключен к третьему, входу второго сумматора, выход которого соединен с первым входом четвертого блока умножения, второй вход последнего подключен к выходу датчика усилия и второму входу второго блока умножения, а выход — к второму входу пятого сумматора, второй вход третьего сумматора соединен с выходом третьего источника опорного напряжения, третий вход через второй квадратор — с выходом четвертого сумматора, при этом второй вход третьего блока умножения подключен к выходу датчика скорости горизонтального звена.

2. Привод по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что он снабжен после-,. довательно соединенными пятым блоком умножения и апериодическим звеном первого порядка, выход последнего подключен к третьему входу перного сумматора, первый вход пятого блока умножения соединен с выходом третьего блока умножения, а второй вход — с выходом первого дифференцирующего звена, причем второй вход первого блока умножения подключен к выходу третьего сумматора, 1346858

Р ф z

Составитель С,Рождественский

Техр ед А. Кравчук Корректор И. Муска

Редактор А.Ворович

Заказ 5108/35

Тираж 639 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4