Электрогидравлическая следящая система

 

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в гидравлических следящих приводах промышленных роботов и манипуляторов. Цель изобретения - повышение точности. При изменении управляющего сигнала задатчика 1 изменяется сигнал на входном каскаде 4 усилителя 3, изменяется перепад давления в камерах 17 и 18 золотника 5. В результате значение управляемого параметра изменяется в сторону уменьшения рассогласования. Цепь положительной обратной связи обеспечивает компенсацию гидродинамической силы, приложенной к золотнику 5, а цепь отрицательной обратной связи, включающая блок 16 дифференцирования, торможение золотника 5 с упреждением по времени относительно момента достижения управляемым параметром заданного значения. Цепь 8 главной отрицательной обратной связи осуществляет формирование сигнала, пропорционального текущему значению управляемого параметра на входе операционного усилителя 2. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPblTHRM

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4451869/31-29 (22) 01.07.88 (46) 30.04.90. Бюл. № 16 (71) Челябинский политехнический институт им. Ленинского комсомола (72) М. Е. Гойдо и 1О. А. Староверов (53) 62-521 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1354169, кл. G 05 D 16/00, 1986. (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКАЯ СЛЕДЯЩАЯ СИСТЕМА (57) Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в гидравлических следящих приводах промыш-. ленных роботов и манипуляторов. Цель изобретения — повышение точности. При изменении управляющего сигнала задатчика 1 изменяется сигнал на входном каскаде 4

„„SU„„1560838 А 1 (51)5 F 15 В 9 03 G 05 D !6/00

2 усилителя 3, изменяется перепад давления в камерах 17 и 18 золотника 5. В результате значение управляемого параметра иЗменяется в сторону уменьшения рассогласования. Цепь положительной обратной связи обеспечивает компенсацию гидродинамической силы, приложенной к золотнику 5, а цепь отрицательной обратной связи, включающая блок 16 дифференцирования,— торможение золотника 5 с упреждением по времени относительно момента достижения управляемым параметром заданного значения. Цепь 8 главной отрицательной о6ратной связи осуществляет формирование сигнала, пропорционального текущему значению управляемого параметра на входе операционного усилителя 2. 3. з. п. ф-лы.

1 ил.

1560838

Гдеp,J

Ь

Изобретение относится к гидроавтоматике и может быть использовано в гидравлических следящих приводах промышленных роботов и манипуляторов.

Целью изобретения является повышение точности.

На чертеже изображена схема предлагаемой электрогидравлической следящей системы.

Система содержит последовательно соединенные задатчик 1 управляемого параметра, операционный усилитель 2 и электрогидра влический усилитель 3, входной каскад 4 которого соединен с выходом усилителя 2, а дросселирующий золотник 5 выходного каскада 6 подключен рабочими окнами (не обозначены) к источнику давления рабочей жидкости, сливу и к управляемому исполнительному механизму (не изображены), а также датчик нагрузки в виде датчика 7 давления исполнительного механизма, цепь 8 главной отрицательной обратной связи по управляемому параметру Z и датчик 9 положения золотника 5.

При этом датчик 9 связан с входом первого блока !0 умножения через блок 11 с зоной нечувствительности, пропорциональной величине перекрытия золотника 5, а через блок 12 сигнатуры — с одним из входов второго блока 13 умножения, другой вход которого соединен с датчиком 7, а выход — с одним входом блока 14 сравнения, другой вход последнего подключен к задатчику максимальной нагрузки исполнительного механизма, выполненному в виде датчика 15 давления источника давления рабочей жидкости, а выход блока 14 — к входу блока 10, выход которого соединен с положительным входом усилителя 2 с образованием цепи положительной обратной связи. Блок 16 дифференцирования подключен входом к датчику 9, а выходом — к отрицательному входу усилителя 2.

Цепь положительной обратной связи выполнена с коэффициентом усиления, определяемым из соотношения

k- =2 — — — cos8, . ь

5» и коэффициенты соответственно расхода и скорости протекания через рабочее окно золотника 5; длина рабочего окна золотника 5; угол между осью золотника 5 и направлением потока через рабочее окно золотника 5; эффективная площадь управления золотника 5; коэффициент пропорциональности между давлением управления золотника 5 и сигналом на входном каскаде 4 при неподвижном золотнике 5.

Золотник 5 имеет торцовые камеры 17 и 18 управления, его окна подключены гидролиниями 19 — 22 к источнику давления, сливу и исполнительному механизму. Блок 11 имеет зону нечувствительности 26, причем величина о равна значению сигнала датчика 9 при смещении золотника 5 на величину его перекрытия. Если золотник 5 выполняется с нулевым перекрытием, то блок

11 вырождается в пропорциональное звено с единичным коэффициентом усиления.

Управляемым параметром системы может быть, например, расход жидкости в гидролиниях 21 и 22, перепад давления в этих гидролиниях, скорость движения исполнительного механизма, подключенного к гидролиниям 21 и 22, усилие (вращающии момент) на исполнительном механизме.

Если управляемым параметром является нагрузка на выходе электрогидравлического усилителя 3, то цепь 8 главной отрицательной обратной связи соединена с датчиком 7. В противном случае цепь 8 обратной связи соединена с выходом соответствующего датчика управляемого параметра Z (на чертеже не показан).

Электрогидра влическая следящая система работает следующим образом.

При изменении значения управляющего сигнала UY»v, поступающего с выхода задатчика 1 управляемого параметра на вход усилителя 2, или значения управляемого параметра Z системы, изменяется сигнал е на входном каскаде 4 электрогидравлического усилителя 3, что влечет за собой изменение перепада давления в торцовых камерах 17 и 18 управления золотника 5 электрогидравлического усилителя. Вследствие этого равновесие золотника 5 нарушается, и он приходит в движение в направлении, определяемом знаком изменения величины UY» или Z, изменяя проходное сечение рабочих окон. В результате значение управляемого параметра Z системы изменяется в сторону уменьшения рассогласования между ним и значением управляющего сигнала 1). г.

Поскольку к соответствующим входам усилителя 2, помимо задатчика управляемого параметра и цепи 8 главной отрицательной обратной связи, подключены выходы блока 10 умножения и блока 16 дифференцирования, то текущее значение сигнала е равно е=Ью!Ьп — Ь

Р2о, Рв, Р», P21 — текущее давление рабочей жидкости, соответственно, в гидролиниях 20, 19, 22, 21;

1560838

" з — Uy" p, (10)

ko. c х — x при x)x

О при !х((х х+xc при х — х

Формула изобретения (5) — Р„) sign xJ y. (7) время; — смещение золотника

5 or нейтрального положения

1 прих)0 ядах — О при х = 0

-! при х <О

Золотник 5 занимает новое положение равновесия, когда алгебраическая сумма действующих на него вдоль оси сил равна нулю. Такими силами являются осевая гидродинамическая сила R«, действующая на золотник 5 со стороны жидкости, протекающей через рабочие окна, и сила давления Ру Р на золотник 5 со стороны жидкости, находящейся в его торцовых камерах 17 и 18 управления под перепадом давления Л РУПР.

Величина осей гидродинамической силы, действующей на золотник 5, определяется из соотношения

R« = — 2p Jbcos8 ((Р20 — P g) — (P» — Ря) х

Х sign х) у (2) Поскольку

РУ Р = Л РУ Р ° Я, (3) то уравнение равновесия золотнйка 5 имеет вид

R«+ Ру p = О, (4) при этом для равновесия золотника 5 в его торцовых камерах 17 и 18 управления должен быть перепад давления

APy p= — p Jbcos8 ((Р20 Pig)—

S — (Є— Р„) sign х) ° ó, а на выходе усилителя 2 сигнала в=ЛРУ Р/Ь. (6) Поскольку при равновесии золотника 5 — = О, то согласно уравнению (1) в этом

dx случае я=(уп(1 Uycp — ko с Z+ k ((Р— P 9) — (P»â€”

В соответствии с уравнениями (6) и (7) и выражением (5)

Z= — — !кУпР ЦУпР+ ((Р20 1 19)

lCo.c — (P» — P„) sign х) y (kë 2 5 cos 8) }(8)

AJS

Тогда, учитывая, что цепь положительной обратной связи выполнена с коэффициентом усиления

k =2. cos 6, (;!,) ыь

51с„ в системе обеспечивается прямо пропорциональная зависимость между значениями управляемого параметра Z электрогидравлической следящей системы и управляющего сигнала Uycp на выходе задатчика 1 управляемого параметра вне зависимости от величины и направления осевой гидродинамической силы, действующей на золотник 5 выходного каскада электрогидравлического усилителя 3.

При движении золотника 5 сигнал е посредством блока 16 дифференцирования и усилителя 2 корректируется на величину Ь ° dx/dt, пропорциональную скорости движения dx/dt золотника 5. Поэтому величина е в соответствии с уравнением (1) принимает значение, близкое к значению, соответствующему окончанию переходного процесса, до того, как управляемый параметр Z системы примет значение, определяемое управляющим сигналом Uycp. Благодаря этому торможение золотника 5 начинается с упреждением по времени относительно момента достижения управляемым параметром Z системы заданного значения, вследствие чего обеспечивается неколебательный переходный процесс по управляемому параметру и, соответственно, повышается точность воспроизведения управляющего сигнала.

1. Электрогидравлическая следящая система, содержащая последовательно соединенные задатчик управляемого параметра, операционный усилитель и электрогидравлический усилитель, входной каскад которого соединен с выходом операционного усилителя, а дросселирующий золотник выходного каскада подключен рабочими окнами к источнику давления рабочей жидкости, сливу и к управляемому исполнительному механизму, а также датчик нагрузки на исполнительном механизме положения золотника, связанный с одним из входов первого блока умножения, выход которого подключен к одному входу операционного усилителя, другой вход которого подключен к цепи главной отрицательной обратной связи по управляемому параметру, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности, она снабжена блоком с зоной нечувствительности, пропорциональной величине перекрытия золотника, блоком сигнатуры, вторым блоком умножения, задатчиком максимальной нагрузки на исполнительном механизме и блоком сравнения, при этом датчик положения золотника связан с

1560838

К, =2 —" cos8, „иД

5.%„ где ц,J—

1О

О

Составитель С. Рождественский

Редактор Т, 1!а рфенова Текред И. Верее Корректор Н. Король

Заказ 966 Тираж 528 Подписное

БНИИПИ Государственного комитета но изобретениям и открытиям при ГКНТ CCCP

113035, Москва, УК вЂ” 35, Рау шская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат «Г!атент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 10! входом первого блока умножения через блок с зоной нечувствительности, а через блок сигнатуры — с одним из входов второго блока умножения, другой вход которого соединсн с датчиком нагрузки, а выход — с одним входом блока сравнения, другой вход последнего подключен к задатчику максимальной нагрузки, а выход — к входу - первого блока умножения, выход которого соединен с положительным входом операционного усилителя с образованием цепи положительной обратной связи.

2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что она снабжена блоком дифференцирования, вход которого подключен к датчику положения золотника, а выход к отрицательному входу операционного усилителя.

3. Система по пп. 1 и 2, отличающаяся тем, что задатчик максимальной нагрузки выполнен в виде датчика давле8 ния источника давления рабочей жидкости.

4. Система по пп. 1 — 3, отличающаяся тем, что цепь положительной обратной связи выполнена с коэффициентом усиления, опре5 деляемым из соотношения коэффициенты соответственно расхода и скорости протекания через рабочее окно золотника; длина рабочего окна золотника; угол между осью золотника и направлением потока рабочей жидкости через рабочее окно золотника; эффективная площадь управления зологника; коэффициент пропорциональности между давлением управления золотника и сигналом на входном каскаде при неподвижном золотнике.