Способ формирования сигнала управления газогидравлическим рулевым приводом и устройство для его реализации



Способ формирования сигнала управления газогидравлическим рулевым приводом и устройство для его реализации

 


Владельцы патента RU 2496679:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский авиационный институт (национальный исследовательский университет)" (МАИ) (RU)

Изобретение относится к области ракетостроения, в частности к способам и устройствам формирования управления газогидравлическим рулевым приводом. Способ заключается в том, что формируют синусоидальный сигнал, определяют модуль сигнала разности заданного и текущего значений давления, определяют интеграл модуля сигнала разности, суммируют модуль сигнала разности и интеграл модуля сигнала разности и полученный сигнал умножают на синусоидальный сигнал и суммируют с сигналом управления. Устройство содержит три сумматора, три усилителя, два блока умножения, логический блок, источник синусоидального сигнала и интегратор. Выход датчика текущего давления через последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, первый усилитель, второй сумматор, второй усилитель, второй блок умножения и третий сумматор подключен к электрическому входу рулевой машины, а выход источника синусоидального сигнала через третий усилитель соединен со вторым входом второго блока умножения, выход устройства управления соединен со вторым входом третьего сумматора, выход задатчика давления соединен со вторым входом первого сумматора и через логический блок со вторым входом первого блока умножения, выход датчика текущего давления соединен со вторым входом первого сумматора, выход первого блока умножения, через интегратор соединен со вторым входом второго сумматора. Повышается качество и стабильность переходных процессов на выходе газогидравлического рулевого привода. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к исполнительным устройствам систем управления, а именно к газогидравлическим приводам, к устройствам и способам коррекции управления приводами.

Известен способ формирования сигнала управления газогидравлическим рулевым приводом, заключающийся в том, что формируют сигнал заданного значения давления, измеряют текущее значение давления, формируют сигнал управления [1].

Известно устройство для реализации способа формирования сигнала управления газогидравлическим рулевым приводом, содержащее задатчик давления, устройство управления и газогидравлический источник давления, выход которого соединен со входом датчика текущего давления и гидравлическим входом рулевой машины [1].

Применение в энергетическом тракте в качестве первичного источника газовой энергии газогидравлического рулевого привода (ГГРП) твердотопливного газогенератора (ТГ) [1] обусловлено наличием ряда преимуществ перед другими видами источников энергии, основные из которых заключаются:

1) в сохранении стабильного энергетического потенциала в течение длительного срока эксплуатации (20…25 лет) в составе головного изделия,

2) в высоких значениях энерго-массового показателя применительно к широкому диапазону выходной мощности (до 10кВт) при времени непрерывной работы до 2-х…3-х мин в сравнении с другими первичными источниками энергии - ампульными батареями, воздушными аккумуляторами давления, жидкостными аккумуляторами давления,

3) в отсутствии необходимости проведения регламентных работ в период эксплуатации.

Тем не менее, к существенному недостатку ТГ следует отнести достаточно широкий диапазон изменения давления (до 20…25%), связанный с условиями эксплуатации его в ограниченном температурном диапазоне эксплуатации окружающей среды, а также - с технологическими факторами, влияющими на качество зарядов твердого топлива, возникающими в процессе изготовления ТГ. В первую очередь к технологическим факторам следует отнести переменную плотность по своду заряда, наличие воздушных включений в теле заряда, неполную адгезию бронирующего состава с боковой поверхностью заряда, увеличивающих при работе поверхность заряда. Указанные факторы могут привести при работе ТГ к увеличению газоприхода, давления в камере сгорания и несанкционированному превышению верхней границы допустимого диапазона давления, регулируемого газовым клапаном. Превышение верхней границы допустимого значения давления, увеличивая добротность привода, снижает запас устойчивости по фазе и ухудшает показатели качества переходных процессов при отработке сигнала управления.

Кроме технологических факторов, повышение газоприхода в процессе работы ТГ может быть связано с изменением характеристик потребителя газовой энергии. Например, это происходит при уменьшении проходного сечения сопла турбонасосного агрегата в результате его зашлаковки из-за недостаточной степени очистки пороховых газов от твердых частиц или зазоров в газовом клапане порохового аккумулятора давления или зазоров в поршневой группе вращающегося блока цилиндров аксиально-поршневого моторнасосного агрегата.

В результате нестабильности текущего Pт давления ТГ происходит ухудшение качества переходных процессов на выходе газогидравлического привода, что является существенным недостатком известного технического решения.

С целью исключения указанного недостатка известного технического решения -повышения качества и стабильности переходных процессов на выходе газогидравлического привода - предложенный способ отличается тем, что формируют синусоидальный сигнал, определяют модуль сигнала разности заданного значения давления и текущего значения давления, определяют интеграл модуля сигнала разности, суммируют модуль сигнал разности и интеграл модуля сигнала разности и полученный сигнал умножают на синусоидальный сигнал и суммируют с сигналом управления, а устройство для его реализации отличается тем, что оно содержит три сумматора, три усилителя, два блока умножения, логический блок, источник синусоидального сигнала и интегратор, выход датчика текущего давления через последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, первый усилитель, второй сумматор, второй усилитель, второй блок умножения и третий сумматор подключен к электрическому входу рулевой машины, а выход источника синусоидального сигнала через третий усилитель соединен со вторым входом второго блока умножения, выход устройства управления соединен со вторым входом третьего сумматора, выход задатчика давления соединен со вторым входом первого сумматора и через логический блок со вторым входом первого блока умножения, выход датчика текущего давления соединен со вторым входом первого сумматора, выход первого блока умножения, через интегратор соединен со вторым входом второго сумматора.

Способ и устройство, его реализующее, поясняются чертежом, где приняты следующие обозначения:

1 - задатчик давления,

2 - датчик текущего давления,

3 - первый сумматор,

4 - логический блок,

5 - первый блок умножения,

6 - интегратор,

7 - первый усилитель,

8 - второй сумматор,

9 - второй усилитель,

10 - источник синусоидального сигнала,

11 - третий усилитель,

12 - второй блок умножения,

13 - устройство управления,

14 - третий сумматор,

15 - рулевая машина,

16 - газогидравлический источник давления,

17 - газогидравлический рулевой привод.

Способ коррекции сигнала управления газогидравлическим рулевым приводом и устройство для его реализации будем рассматривать совместно.

Структура рулевого привода, представленная на чертеже, функционирует следующим образом.

Датчик текущего давления 2 газогидравлического источника давления измеряет текущее давление Pт в камере сгорания ТТ, которое сравнивается в первом сумматоре 3 с сигналом Pз с выхода задатчика давления 1. Сигналы Pт и Pз поступают также на входы логического блока 4, который выдает на выходе нулевой сигнал при Pт<Pз или сигнал, равный единице при Pт>Pз (стандартный блок Relational Operator среды Simulink в программе MATLAB). Таким образом, задатчик давления 1, датчик текущего давления 2, первый сумматор 3 и логический блок 4 совместно с первым блоком умножения 5 формируют на выходе последнего сигнал модуля разности ε = | P т Р з | .

Затем с помощью первого усилителя 7 и интегратора 6 формируется соответственно масштабированное значение разности к0·ε и сигнал интеграла к 1 0 t ε d t соответственно (к0, к1=const>0). На выходе второго сумматора получается сумма сигналов к 0 ε + к 1 0 t ε d t , которая после усиления вторым усилителем 8 поступает на один из входов второго блока умножения 12, на другой вход которого усиленный третьим усилителем 11 синусоидальный сигнал с выхода источника синусоидального сигнала 10. В третьем сумматоре 14 суммируются сигнал коррекции с выхода второго блока умножения 12 и сигнал управления u(t) с выхода устройства управления 13. Скорректированный сигнал управления 13 с выхода третьего сумматора 14 поступает на электрический вход рулевой машины 15, которая совместно с газогидравлическим источником давления 16 и составляет газогидравлический рулевой привод 17.

При отклонении текущего давления Pт от заданного Pз формируется сигнал разности ε = | P т Р з | , а сигнал к 0 ε + к 1 0 t ε d t обеспечивает стремление ε к нулю, т.е. к условию Pт=Pз. При этом, чем больше отклонение Pт от Pз, тем больше амплитуда синусоидального сигнала коррекции u(t) 13.

В результате увеличения расхода потребляемой рабочей жидкости за счет повышения амплитуды сигнала коррекции произойдет увеличение массового расхода газа из камеры сгорания ТГ, что обеспечит снижение давления газа (жидкости для вытеснительного бака ГГИД) до уровня, не превышающего границу давления, ограниченного стационарным уровнем Pз. Следует отметить, что выходное давление газогидравлического источника является входным давлением энергетического канала исполнительного механизма - рулевой машины 15.

Технический результат, полученный при использовании изобретения, заключается в повышении и стабилизации качества переходных процессов на выходе газогидравлического рулевого привода.

Изобретательский уровень предложенного технического решения подтверждается отличительным частями формулы изобретения на способ коррекциии сигнала управления газогидравлического рулевого привода по п.1 и устройства реализации - по п.2.

Литература:

1. Гребенкин В.И., Лалабеков В.И., Мухамедов B.C., Шмачков Е.А. Создание приводов органов управления с источниками питания на твердом топливе для твердотопливных управляемых баллистических ракет. Труды МИТ, Научно-технический сборник, том 8, част. 1, М., 2006 г., стр.48…59 (прототип).

1. Способ формирования сигнала управления газогидравлическим рулевым приводом, заключающийся в том, что формируют сигнал заданного значения давления, измеряют текущее значение давления, формируют сигнал управления, отличающийся тем, что формируют синусоидальный сигнал, определяют модуль сигнала разности заданного значения давления и текущего значения давления, определяют интеграл модуля сигнала разности, суммируют модуль сигнал разности и интеграл модуля сигнала разности и полученный сигнал умножают на синусоидальный сигнал и суммируют с сигналом управления.

2. Устройство для реализации способа формирования сигнала управления газогидравлическим рулевым приводом по п.1, содержащее задатчик давления, устройство управления и газогидравлический источник давления, выход которого соединен со входом датчика текущего давления и гидравлическим входом рулевой машины, отличающееся тем, что оно содержит три сумматора, три усилителя, два блока умножения, логический блок, источник синусоидального сигнала и интегратор, выход датчика текущего давления через последовательно соединенные первый сумматор, первый блок умножения, первый усилитель, второй сумматор, второй усилитель, второй блок умножения и третий сумматор подключен к электрическому входу рулевой машины, а выход источника синусоидального сигнала через третий усилитель соединен со вторым входом второго блока умножения, выход устройства управления соединен со вторым входом третьего сумматора, выход задатчика давления соединен со вторым входом первого сумматора и через логический блок со вторым входом первого блока умножения, выход датчика текущего давления соединен со вторым входом первого сумматора, выход первого блока умножения, через интегратор соединен со вторым входом второго сумматора.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к следящим электрогидравлическим системам управления, а именно к электрогидростатическому приводу с взводимым гидрокомпенсатором и клапаном демпфирования.

Изобретение относится к следящим электрогидравлическим системам управления, а именно к автономному электрогидравлическому приводу с комбинированным регулированием скорости выходного звена и клапаном демпфирования.

Изобретение относится к следящим электрогидравлическим системам управления, а именно к двухрежимному электрогидравлическому приводу с дополнительными режимами кольцевания и демпфирования выходного звена.

Изобретение относится к области авиации, более конкретно к гидравлической системе самолета. .

Изобретение относится к области электрогидромеханики. .

Изобретение относится к устройствам управления, преимущественно для ракетно-космической техники. .

Изобретение относится к оборудованию для сборки устройств управления, преимущественно для ракетно-космической техники. .

Изобретение относится к оборонной технике, к управляемым ракетам и снарядам и может быть использовано в пневматических рулевых приводах систем управления ракет и снарядов.

Изобретение относится к авиационной технике, касается создания устройств для гидроподвода к силовому приводу для сброса воды с гидросамолета и может быть использовано в других гидравлических системах силовых машин любой отрасли, подверженных активному воздействию окружающей среды (например, в экскаваторной технике или шахтном оборудовании, в робототехнике, сельскохозяйственных машинах и т.д.).

Изобретение относится к авиационной технике и касается электрогидравлических силовых приводов для управления летательными аппаратами. Электрогидравлический рулевой привод содержит электрогидравлический усилитель, гидроцилиндр, поршень и втулки цилиндра с пакетами уплотнений, полый шток с установленным внутри него ложным штоком и блок датчиков обратной связи. Блок датчиков установлен внутри ложного штока и электрически соединен с электрогидравлическим усилителем. Ложный шток выполнен с резьбовым хвостовиком с центральным отверстием, через которое выведены электрожгуты (провода) датчиков обратной связи, и зафиксирован в осевом направлении фланцевой гайкой. Внутри фланцевой гайки расположена винтовая пружина, опирающаяся на внутренний торец гайки и на торец ложного штока. Фланец гайки зафиксирован в корпусе накладкой. Предварительное поджатие пружины превышает величину, соответствующую усилию трения по уплотнениям ложного штока. Рабочий ход пружины превышает диапазон регулировки положения блока датчиков обратной связи. Достигается повышение надежности, возможность осевого перемещения блока датчиков обратной связи для регулировки совмещения «нуля» блока датчиков со средним положением выходного звена привода. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области самолетостроения, в частности к системам управления створками люков водобаков противопожарного летательного аппарата. Гидросистема управления приводами створок люков водобаков противопожарного летательного аппарата содержит минимальное количество трехпозиционных распределителей для управления створками люков водобаков и замками створок, гидроцилиндры створок с плавающими поршнями и гидроцилиндры замков створок. Гидросистема управления приводами створок люков водобаков выполнена так, что в линии подвода рабочей жидкости в штоковую полость каждого гидроцилиндра створок установлен челночный клапан. Один штуцер челночного клапана соединен линией на закрытие со своим трехпозиционным распределителем, а другой штуцер с общей линией на открытие от общего трехпозиционного распределителя через дроссель и общий для всех челночных клапанов двухпозиционный распределитель. Линия слива от этого двухпозиционного распределителя соединена с общей линией слива гидросистемы питания через обратный клапан. Дроссель может быть управляемым. Все перенастройки гидросистемы происходят при выборе режимов открытия створок во время полета самолета от места забора воды к пожару. Расширяются функциональные возможности путем обеспечения двух режимов открытия створок люков водобаков. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к авиационной технике, в частности к гидросистемам, обеспечивающим управление и контроль системы торможения колес шасси самолета. Система торможения колес шасси самолета содержит блок контроля равномерности торможения колес шасси и блок индикации. Входы блока контроля равномерности торможения колес шасси соединены с выходами датчиков скорости колес, а его выход соединен с входом блока индикации. Достигается равномерность торможения колес шасси самолета, что приводит к предотвращению возникновения сил, уводящих самолет с траектории движения. 1 ил.
Наверх