Электрогидравлический следящий привод

 

Изобретение может быть использовано в станках и промьшшенных роботах . Цель изобретения - повьшение точности и надежности привода. Датчики 21 и 26 т-ры и давления жвдкости во вращающихся частях гидромотора через нелинейные блоки 22 и 27 соединены с входами блока умножения (ВУ) 23. Выход БУ 2 соединен с входами БУ 24 и 28. Второй вход БУ 24 соединен с выходом первого дифференцирующего звена 19, а выход через апериодическое звено 25 - с положительным входом второго сумматора 17. Второй вход БУ 28 соединен с датчиком 12 скорости, а выход - с отрицательным входом первого сумматора 14, к другому отрицательному входу через релейный элемент 29 подключен датчик 12. Привод инвариантен к nepeMeHHONry моменту инерции и моменту вязкого трения, что повышает его точность и устойчивость в широком диапазоне их изменения. 1 ил. с ф

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

А2

„„Я0„„1399521 (51) 4 F 15 В 9/03

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

®СРг ...„

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, 1", .

Н А BTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ /gal к--.=, (61) 1195076 (21) 4143667/25-06 (22) 06. 11. 85 (46) 30.05.88. Бюл. N 20 (7.1) Дальневосточный политехнический институт им. В.В.Куйбышева и Николаевский кораблестроительный институт им. адм. С.О.Макарова (72) В.Ф.Филаретов, А.С.Суляев и Ю.П.Кондратенко (53) 62-521(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1795076, кл. Г 15 В 9/04, 1984. (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ

ПРИВОД (57) Изобретение может быть использовано в станках и промышленных роботах. Цель изобретения — повышение точности и надежности привода. Датчики 21 и 26 т-ры и давления жидкости во вращающихся частях гидромотора через нелинейные блоки 22 и 27 соединены с входами блока умножения (БУ) 23.

Выход БУ 23 соединен с входами БУ 24 и 28. Второй вход БУ 24 соединен с выходом первого дифференцирующего звена 19, а выход через апериодическое зве <о 25 — с положительным входом второго сумматора 17. Второй вход БУ

28 соединен с датчиком 12 скорости, а выход — с отрицательным входом первого сумматора 14, к другому отрицательному входу к-рого через релейный элемент 29 подключен датчик 12. Привод инвариантен к переменному моменту инерции и моменту вязкого трения, что повышает его точность и устойчивость в широком диапазоне их и менения. ! ил.

1399521

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в следящих системах станков и промышленных роботов.

Цель изобретения — повышение точности и надежности.

На чертеже изображена схема электрогидравлического следящего привода.

Электрогидравлический следящий 10 привод содержит задающее устройство (не покаэано), измеритель 1 рассогласования, первый блок 2 умножения, последовательно соединенные усилитель 3 и привод 4 регулирующего органа (не 15 показан) насоса 5, связанного гидролиниями 6 и 7 с гидромотором 8 с редуктором. Вал 9 гидромотора 8 соединен с объектом 10 регулирования, датчиком l1 положения, датчиком 12 ско- 20 рости и датчиком момента (не показан).

Привод содержит также последовательно соединенные датчик l3 перепада давлений в гидролиниях 6 и 7, первый 25 сумматор 14, интегратор l5, первый блок 16 деления, а также второй сумматор 17. Датчик 13 соединен с первым (положительным) входом сумматора 14.

Датчик момента соединен с вторым (от- 30 рицательным) входом первого сумматора 14, датчик 12 скорости — с входом делителя первого блока l6, а датчик

11 положения — с отрицательным входом измерителя 1 рассогласования.

3S

Привод включает также апериодическое звено 18 второго порядка и два последовательно соединенных дифференцирующих звена 19 и 20 с замедлением.

При этом выход измерителя 1 рассогла-40 сования через апериодическое звено l8 соединен с одним из входов второго сумматора 17, а через дифференцирующие звенья 19 и 20 и один из входов первого блока 2 умножения — с дрУгим 45 входом второго сумматора 17, выход которого соединен с усилителем 3. Выход блока 16 деления соединен с вторым входом первого блока 2 умножения.

Кроме того, привод содержит последовательно соединенные датчик 21

50 температуры, первый нелинейный блок

22, второй блок 23 умножения, третий блок 24 умножения и апериодическое звено 25, выход которого подключен к третьему входу второго сумматора 17,, 55 а также последовательно соединенные датчик 26 давления и второй нелиней-. ный блок 27, выход которого соединен с вторым входом второго блока 23 умножения, а четвертый блок 28 умножения, первый и второй входы которого подключены соответственно к выходам датчика 12 скорости и второго блока

23 умножения, а выход — к третьему . (отрицательному) входу первого сумматора 14, четвертый (отрицательный) вход которого через релейный элемент

29 подключен к выходу датчика 12 скорости, а второй вход третьего 24 блока умножения соединен с выходом первого дифференцирующего звена 19 с замедлением. Звенья 18, 19, 20 и 25 образуют корректирующее устройство привода.

На чертеже введены следующие обозначения: з и — соответственно сигналы положения вала 9 с задающего устройства и с датчика 11 положения, р — сигнал скорости с датчика 12 скорости; И вЂ” момент на валу 9; Р>— сигнал с датчика 13 перепада давления в гидролиниях 6 и 7; Рм — сигнал с датчика момента; J — величина рассогласования (ошибка привода).

Электрогидравлический следящий привод работает следующим образом.

Сигнал d через усилитель 3 поступает на привод 4 регулирующего органа насоса 5, который, создавая поток рабочей жидкости в гидролиниях 6 и 7, воздействует на гидромотор 8, изменяющий положение объекта 10 регулирования, уменьшая рассогласование d между входным сигналом 4 и сигналом (датчика 11 положения. Для устранения отрицательного влияния переменного момента инерции объекта 10 регулирования и момента вязкого трения на качественные показатели работы всего привода служит корректирующее устройство, включающее апериодическое звено 18 второго порядка, первое и второе дифференцирующие звенья 19 и 20 с замедлением и апериодическое эвено 25. Причем коэффициенты усиления последовательного соединения дифференцирующих звеньев 19 и 20 изменяются в зависимости от изменения момента инерции объекта 10 регулирования, а апериодического звена 25 — в зависимости от изменения .коэффициента вязкого трения.

Передаточная функция электрогидравлического следящего привода в разомкнутоМ состоянии может быть представлена в виде

13995

К,P

W (Р) = — — — —— (Y,Р + 1)

g(t)

) W(P) W (Р) 1 1 (Р) 1 1Р (Р) нгм (P) э (1) где W(P) — передаточная функция при5 вода;

Ч„(Р),И (Р) — соответственно передаточные функции усилителя 3 и регулирующего органа насоса 51 10

W (P) — передаточная функция корректирующего устройства;

Ы „ (Р) — передаточная функция гидропередачи, состоящей из насоса 5 и гидромотора 8. 15

Выражение для определения момента, развиваемого гидромотором 8 с учетом моментов сухого и вязкого трения, принимает вид:

М f = 0,01W Р = Ji

М вЂ” момент сухого трения;

J — момент инерции вращающихся частей гидромотора 8 и объекта 10, приведенный к валу гидромотора 8.

С учетом выражения (2) передаточная функция W „,„(Р) принимает вид (при формировании Ы „,„(Р) М с, пола- 30 гается равным нулю) Р « ()»

К н () (e) 1003Ч 100KÜ×

У

Р + Р+1)P

К W2 К И2 Ф 1 (3) 35 где т — угол поворота регулирующего органа насоса 5; передаточное отнбшение реР дуктора;

WH Я45

К д ) У

W,N — характерные объемы насоса 5 и гидромотора 8;

Е, — кОэффициенты прОНОрциОналь- 45

НОСТИ;

Я - скорость вращения насоса 5;

V — объем рабочей жидкости в гидролинии 6 или 7 нагнетания и полости нагнетания на- 50 соса 5;

J — общий момент инерции вращающихся частей гидромотора 8 и объекта 10 регулирования, Р— символ дифференцирования.

Параметры передаточной функции

W „ „(Р) являются переменными, если переменными являются J и К >. В результате значительно изменяются и ди21 намические свойства электрогидравлического следящего привода при изменении J и Ке в широких пределах. В отдельных случаях возможна даже потеря устойчивости его работы.

Для сохранения неизменнымч динамических свойств электрогидранлического следящего привода необходимо стабилизировать все параметры передаточной функции W(P). Для этого служит корректирующее устройство с передаточной

10О1У, 10ОК Ч (ТР + 1)(Т Р + 1) где Т„и Т вЂ” некоторые неизменные постоянные времени, которые можно выбирать, исходя иэ требований к динамическим свойствам привода.

Параметры передаточной функции

W„(Р) необходимо подстраивать с учетом текущего значения момента инерции

J и коэффициента К>.

Передаточная функция W(P) с учетом выражений (1), (3) и (4) принимает вид

К

W(P) — Ы,(Р) Ы, (Р) (5)

Иэ выражения (5) видно, что>. все параметры передаточной функции W(P) 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 6т изменений J и К .

Коррекция W(P) осуществляется с помощью апериодического звена 18 второго порядка с передаточной функцией

W (Р)— (Т,P + 1)(Т P + 1) двух дифференцирующих звеньев 19 и

20 с замедлением, причем W g (P) и

W „(P) имеют вид

К2Р(Т P 1)

100V где К,К1 =

Е ф а также апериодического звена 25 с передаточной функцией вида

1399521

К (Т,Р + 1)

Для настройки параметров V (P) по текущему значению 3 и К в используются первый блок 2 умножения, на второй вход которого подается сигнал, пропорциональный величине текущего момента инерции привода 39 а также третий блок 2ч умножения, на первый вхоц 10 которого подается сигнал, пропорциональный величине К ..В результате формируемое корректирующее устройство имеет передаточную функцию, точно соответствующую выражению (4). 15

Сигнал, пропорциональный J формируется следующим образом.

Согласно выражению (2) величина J определяется из соотношения

1 (О 01W@P — М/i р Кв1Р 4 М c9p)dt

1р4> (6) Сигнал датчика момента имеет вид

100М 25

>- pW4

Второй (отрицательный) вход первого сумматора 14 имеет коэффициент усиления 1, его третий (отрицательный) вход — коэффициент усиления

100i /W,, а четвертый (отрицательный) вход — коэффициент усиления 100/W >.

На второй вход четвертого блока 28 умножения поступает сигнал, равный

К, а релейный элемент 29 с нулевой нейтральной точкой описывается выражением М „ signa, тогда на выходе первого сумматора 14 формируется сиг10ОМ 1001рКв 100 " W М-ps"ig" " 4О р ) Ф Ъ

Передаточная функция интегратора

15 имеет вид

W (Р) = — - —

1 00I рР а на его выходе формируется сигнал 45

$0 01WgP* — М/i а — >. К 999-M,>.

1р

Поделив этот сигнал в блоке 16 деления на сигнал ы, на его выходе име- 50 ют сигнал 3 по выражению (6), который и поступает на второй вхоц первого блока 2 умножения.

Вязкость жидкости может быть определена с помощью выражения 55 р е а(о) "т(т 9), (7)

Ф» где P и Т вЂ” соответственно текущие значения давления жидкости и ее температуры;

P и Т вЂ” соответственно номинальо ные значения давления жидкости и ее температуры; — вязкость жидкости при о

P и Г

Кр и К вЂ” постоянные коэффициенты, характеризующие изменение вязкости соответственно от изменения давления и температуры.

Вид, аналогичный выражению (7), имеет и коэффициент вязкого трения

Kþ р(Р ро) "тt o) j (8) в, где К вЂ” коэффициент вязкого трения

Ь при Р иТ,.

Если предположить, что датчики 21 и 26 температуры и давления установлены в рабочей зоне и измеряют соответственно температуру Т и давление Р жидкости, в которой происходит вращение подвижных частей гидромотора 8, а первый и второй нелинейные блоки 22 и 27 реализуют соответственно функциональные зависимости вида — ) () к,e и rKве 9 то на выходе второго блока 23 умножения формируется сигнал, пропорцио— нальный величине К (выражение (8) ) .

Реализовать нелинейные блоки 22 и 27 можно, например, с помощью устройств, осуществляющих кусочно-линейную аппроксимацию нелинейностей.

В результате в предлагаемом приводе обеспечивается инвариантность к переменному моменту инерции привода и моменту вязкого трения, что направлено на повышение точности и. устойчивости привода в широком диапазоне изменения указанных величин.

Формула и з о б р е т е н и я

Электрогидравлический следящий привод по авт. св. )Р li95076, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения точности и надежности, он снабжен датчиками температуры и давления жидкости во вращающихся частях гидромотора, двумя нелинейными блоками, релеиным элементом, апериодическим звеном, а также вторым, третьим и четвертым блоками умножения, при этом датчики температуры и давления через нелинейные блоки соединены с входами второro блока умножения, выход которого соединен с входами

Составитель С.Рождественский

Техред М.Дидык Корректор И.Муска

Редактор И.Касарда

Заказ 2657/38

Тираж 652 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

7 139952 третьего и четвертого блоков умножения, второй вход третьего блока умножения соединен с выходом первого дифференцируницего звена, а выход через

5 апериодическое звено - с положительным входом второго сумматора, второй

8 вход четвертого блока умножения соединен с датчиком скорости, а выход— с отрицательным входом первого сумматора, к другому отрицательному входу которого через релейный элемент подключен датчик скорости.