Устройство для диагностики технического состояния гидропривода
Изобретение м.б. использовано для диагностики гидроприводов объемного регулирования. Цель изобретения - повышение точности путем контроля времени задержки начала переходного процесса. Выходы генератора 2 затухающих ф-ций соединены с входами блоков 12,13,14,15 умножения, другие входы к-рых соединены с датчиком 1 давления, а выходы через интеграторы 20, 21,22,23 - с информационными входами блоков 28,29,30,31 выборки-хранения. Выходы блоков 28... 31 соединены с блоком 37 индшсации и вычислителем 38, а к их стробирующим.входам подключен анализатор 36, связанный с выходом генератором 2. В устройстве осуществляется определе ; ние диагностируемых параметров по колебательному и по апериодическому переходному процессам изменения давления при начальном его изменении в любую сторону, а также определение дополнительного параметра - эквивалентной задержки, вносимой механизмом задания тестового воздействия. 1 ил. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСН ИХ
РЕСПУБЛИН (19) (И) (5н 4 Р 15 В 19/00
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (61) 1288388 (21) 4! 42725/25-06 (22) 05. 11. 86 (46) 07. 06. 88. Бюл. ¹ 21 (71) Ленинградский механический институт им. Маршала Советского Союза Устинова Д.Ф. (72) О.М. Бабаев, Ю.В,Загашвили, Л.Н.Игнатов, А.С.Маркелов, А.В.Мороз и Б,Н ° Савельев (53) 62-521 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1288308, кл. F 15 В 19/00, 1986 ° (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДИАГНОСТИКИ ТЕХНИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ ГИДРОПРИВОДА (57) Изобретение м.б. использовано для диагностики гидроприводов объемного регулирования. Цель изобретения — повышение точности путем контроля времени задержки начала переходного процесса. Выходы генератоФ
1 7 А2 ра 2 затухающих ф-ций соединены с входами блоков 12,13,14,15 умножения другие входы к-рых соединены с датчиком 1 давления, а выходы через интеграторы 20, 21,22,23 - с информационными входами блоков 28,29,30,31 выборки-хранения. Выходы блоков 28...
31 соединены с блоком 37 индикации и вычислителем 38, а к их стробирующим входам подключен анализатор 36, связанный с выходом генератором 2.
В устройстве осуществляется определе ние диагностируемых параметров по колебательному и по апериодическому переходному процессам изменения давления при начальном его изменении в любую сторону, а также определение дополнительного параметра — эквивалентной задержки, вноси ой механизмом задания тестового воздействия.
1 ил. I 401167
Изобретение относится к области экспериментального исследования гидроприводов, может быть испальз овано для контроля и диагностики гидроприводов объемного регулирования и явлн5 ется усовершенствованием устройства по авт.св. Р 1288388.
Целью изобретения является повышение точности за счет контроля време" ни задержки начала. переходного процесса.
На чертеже изображена схема устройства для диагностики технического состояния гидропривода. 15
Устройство содержит датчик 1 давления, генератор 2 затухающих функ" . ций с входом 3 запуска и выходами
4 — 7, соединенными с входами 8-11 блоков 12-15 умножения, входы 16-19 20 которых соединены с датчиком 1, а выходы через интеграторы 20-23 — с информационными входами 24 — 27 блоков 28-31 выборки-хранения, к стробирующим входам 32-3S которых подклю- у5 чен анализатор 36, связанный с выходом
7 генератора 2. Выходы блоков 28-31 соединены с блоком 37 индикации и вычислите ле м 3 8 .
Диагностируемый гидропривод имеет механизм задания, насос и гидромотор (не показаны) .
Устройство работает следующим образам.
Сигнал начала скачкообразного воздействия на гидропривод поступает на вход 3 запуска генератора 2 затухающих функций. На выходах 4-7 генератора 2 затухающих функций появляются сигналы затухающих функций (g,(t) (k=0,1,2, 40
3), которые поступают на входы 8-11 соответствующих блоков 12-15 умножения. С датчика 1 давления на входы ,16-19 блоков 12-15 умножения посту Пает сигнал задержанного переходного процесса давления Р(t- » ) . На вы45 ходах блоков 12-15 умножения формируются сигналы произведений „(t)P(t- ь ) (k=0,1,2 3), поступаю. щие на входы предварительно обнуленных интеграторов 20-23. Сигнал на 50 выходе к-го интегратора через время с момента начала действия затухающих функций (или с момента начала скачкообразного сигнала воздействия на гидропривод) равен 55
fy(e>p(e- > p(s) и (s) rn >1 (с) К> 18 2 к s (1) 1+Г,S+ с S (2) передаточные функции гидРопривода по на-гружающему и управляющему воздействиям изображение по Лапласу функции P(t) — давления в гидраприваде; изображение по Лапласу функции М < (t ) -мо ме н та н агружа юще го воздействия на валу гидромотора; изображение по Лапласу Фунции U(t) — параметра регулирования гидропередачи; передаточная функция гидрапривада по моменту нагружения; передаточная фу нк ция гидр апривода по параметру регулирования, определена для регулируемых объемных гидропередач; статические коэфициенты передачи по моменту (2> P (S) v (s) =- — —— го Ц(8) где M„„(s), 41„(З) p(s) и „(8)— u(s) У,„(s) К„, Кц Анализатор 36 по истечении интервала времени Т, определяемого временем затухания функции q (t), формирует сигнал, который поступает на сгробирующие входы 32-35 блоков 28-31 выборки-хранения. При этом на блоке 37 индикации отображаются сигналы вычисленных моментов m m з ° m „= q (t) P (t- 4 ) dt. о ? идропривод объемного регулирования описывается следующими соотношениями: 1401 1 нагрузки и скорости изменения параметра регулирования; (,, (, — коэффициенты характеристического полинома, зависящие от конструктивных кон- 10 стант гидропривода, диагностируемых показателей технического состояния и 15 характеристик объекта нагружежения. Соотношения, связываюшие (,, и (. характеристического полинома переда- 20 точных функций (1) и (2) с диагностируемыми параметрами имеют вид W 7 ) (1+7,, +oL Гг) + 2W (oL) (, + + 2М cz) + 2 (г W (()7) b7 (W (о7.) (1+ »-Д +<»2,) + »» ()(,+ 2а,))) (9) W " ((7.) (1+Ы, +oL Гг)+3И (oL) ((,, + + Ы,)+6".,W ()= — -(W" ()(1+ 35 +oL() +oL ",) + 2W (oL) ((-<+2oLcy) + + 27217(с)) . где () — параметр функций Лаггера. Исключение из уравнений (9) пере40 менных с, и (. даст кубическое уравнение относительно переменной b (: (t) ) 1Ð (<)+3(4.) W2 (а)Ы (о )+3(ь )у(а)» «(2(W (о ) — W (eC)w" (ot)g +6W ((). 45, P(W (оС,)) -Ъ7(с(.) W " (О() J + W (Ы.) * W (ы.) О. 1 (10) Учитывая соотношения между величина. И(Ы.),W (), W" (с) W (), ф50 фициентами разложения „весовой функции системы в ряд Лаггера CI 6 (3) W 2 9 Сг QI (4) z 1»7г где W — конструктивная постоянная объемного гидродвигателя, например характерный объем аксиально-поршневого гидромотора; I — приведенный к валу гидромотора момент инерции объекта нагружения; С вЂ” коэффициент утечек гидропривода; — коэффициент жесткости (упругости) гидропривода. Величины С и 8 являются диагностируемыми параметрами, т.е. позволяют судить о техническом состоянии гидропривода. Величины I u W являются априорно известными. Из (3) и (4) .следуют соотношения для определения диагностируемых показателей С и 6 W (° (5) » 9 0 = -- — -- (. (6) г 67 4 Лаггера 1„ (t) . В этом случае моменты m „совпадают с коэффициентами разложения 5„переходного процесса P(t) в ряд по фунциям Лаггера. Наличие задержки при инициировании переходного процесса давления математически может быть описано введением в передаточные функции звена чистого запаздывания М „ ($) = Г С учетом запаздывания передаточная функция гидропривода принимает вид — d». & К1 w (s) = -- — --- —-- (7) 1+9»S+ с Яг или И (S) (1+ с,, S+ S ) = Kl,(8) После троектр»)тнаго дифференцирования по переменной S и подстановки (,, = S система алгебраических уравнений относительно величины д,, и с. имеет вид W () (1+ ", +м,) + W() (Г, + + 2 (. а ) = — L», ü W (oL) (1+oL о» +oÅ 2) 9 Поскольку величины W u I априорно известны, то определение диагностируемых параметров С и 8 сводится к определению коэффициентов с, и cî характеристического полинома пере2 даточных функций (1) или (2) . В качестве затухающих функций целесообразно использовать функции Я (()(,) = - --- )(° -42 W (ы) = --- — — — (> -g ) 2м-!2 ы, ll 1 () 2 Л-(8I Т У) И (»-) = -- - (- »»+Зо, — 371 г+,), k „= ОС (2 (3 - 3„), или j=o go ms К /3o ., I|, = (2 /3. + /3,), g,=î (2 /3 + 2/3,+/3,), (,= м,(2р,+2(, +2р, +P ). /3o+ /3 г— Г х 2 + 0 — P — 0 + (15) (12) если D (О, то р /3 -3t3 — /3, -3 f3/3, -2f3 х (2 3 +p,+p х) 2 а! 8 /3. + /3, + 4/3., - /3 pr +É /3, х73 /3. + /3, + po õ7 2 P o + P +2 f3o /3i /3е /32+2 3о(/За + 3, + P> X) 1 2 (17) 8 /3 ю + P < +4 /3 /3 — /3о /3 +2 /3 е х (3 /3, + P, + /3, х) t х Полученные соотношения устанав40 Диагностируемые показатели техниливают связь между интегральными ха- ческого состояния С и 8 определяютрактеристиками /3,, р,, /3» /3 задер- ся на основа полученных выражений жанного и ереходног о процесса давления (17) для, и с учетом соотношеи параметрамн передаточной функции (7) . ний (5) и (6) в виде /3,/3 3р р, 3/3,/3, 2 р x(213o +/3 +/З„х) Ы. 8ро +/3 + 4 pop - /3,/3,+2/3, х(3/3о +/3 + p х) а 2/3„+ Р, +2/3/3, -P р +2/3 х(Д,+ f5, + /3 х) а (19) 8Po + P +4/3,/3, -/3, /3, +2/3, х(ЗД, + (3, +/3, х) Ц +2 о Ч+ 47 cos — — — — cos — — — — — ) 3. 3 55 при 0 0;! функции Лагерра: . so -// где о/. — параметр /3o + /3s х = — — -- —— 2/3, приD =h +@ / o+/3i х 2Ро О;."1 4 (2ро /3, + p — 2/3op+3/ î ) — 2, /3 / max(soscp)S, 5 14011 а также соотношения между коэффициентами разложения „ весовой функции системы и коэффициентами разложения /3 весовой функции последовательно соединенных интегрирующих звена и сис.темы, 5 Уравнение (10) преобретает вид: А,х +А х +А, х + А = О, (13) "А 4 3 / О» A,= =6 Р (P,+/3,);, 20 А = 6 /3о (2/3s/3 + /3е — PoР +2/3o ); А = 3(4t3, +4 Р,t3+3/3 Р, +P,— 3 /3, t3, -2 Ро /3 „ /3 +/3 t3;, ) х =М4 Решение кубического уравнения (13) . може т быть пред ставле но в явном виде с помощью формул Кардано. Для этого Первоначально вычисляются следующие вспомогательные величины Q p и D 67 б (213 /3, +/3 2 Р.р + 3/3О). p = — > (7/3 . +3/3,/3 . +3/3,t3,+P,— о -6PoP -ЗP/3,/3 + ЗP Poj (14) D = + п Если дискриминант Р уравнения (13) положителен, то корень уравнения находится из соотношения Ро+ Р х = — — — — — — — 2g(yl max(cosg) Ч+ 2 т Ч +4и соя --" — — — cos -- — — ) 3 3 (16) -Я2 гце Ч = arccos (p/4/ ) .. С учетом известного положительного корня уравнения (13), полученного с помощью формул (14) — (16), и соотношений (11) и (12), выражения для параметров,, Г и ьь передаточной функции (7) получают из уравнения (8) и первых двух уравнений систе мы (.9) 8 (о () = 1 1к У с „(С) =, 1 1401167 Р = — —;-(7Р +ЗР,Р, +ЗР,Р, P, — 6P,Р.-ЗР. P+3P,p .); при k 0,1 23. В этом случае моменты mk переходных процессов определяются из соотношения СС7 т (g = arccos (f0 / h/ ). Моделирование процедуры диагностики технического состояния гидропривода показывает, что колебательному 10 переходному процессу давления соответствует случай положительного дискриминанта (при D ) 0 наличие одного вещественного и двух комплекс15 но сопряженных корней), а апериодическому — отрицательного (при D < 0 наличие трех вещественных корней) . В последнем случае, согласно формуле (16) выбирается наименьший положительный корень. Если известны параметры режима гидропривода, то может быть определен и его объемный КПД ° 1„= 1Р(с) ср„(t)dt- J p(t) Таким образом в устройстве осуществляются определения диагностируемых параметров гидропривода как по колебательному, так и по апериодическому переходному процессу изменения давления и, кроме того, диагностируемых параметров гидропривода при начальном изменении давления как в одну так и в другую сторону, а также определение дополнительного диагностируемого параметра эквивалентной задержки he, вносимой механизмом задания тестового воздействия, что позволяет оценить качество (в частности быстродействие) механизма управления гидропривода. С йР 25 M ° U и И где У„ — характерный объем гидронасоса (априорно известная конструктивная постоянная); hP U,n — соответственно перепад Зд давления в гидролиниях, параметр регулирования и скорость ьращения вала гидронасоса диагностируемого объемного гидропривода — задаваемые (расчетные) параметры регламентированного статического режима работы гидроприво- 40 да, для которого оценивается объемный КПД. Диагностируемые показатели С, 0 могут вычисляться на основе моментов .переходного процесса с помощью раз" 4> личных систем затухающих функций. В качестве таковых могут быть выбраны, например, следующие системы функций: Формула из обре те ния Устройство для диагностики технического состояния гидропривода по авт. св. 11 1288388, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности за счет контроля времени задержки начала переходного процесса, оно снабжено четвертым блоком умножения, четвертым интегратором и четвертым блоком выборки-хранения, а генератор затухающих функций снабжен четвертым выходом, соединенным с одним входом четвертого блока умножения, другой вход которого соединен с датчиком давления, а выход через четвертый интегратор — с информационным входом четвертого блока выборкихранения, стробирующий вход которого соединен с анализатором, а выход с блоком индикации Составитель С.Рождественский Редактор Н. Гунько Техред Л.Олийнык Корректор И.Муска Заказ 2775/33 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
