Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода

В статье изложена методика определения вида и параметров математической модели, предназначенной для использования в дальнейшем при решении задачи многокритериальной оптимизации системы с автономным ЭГСП.

ВНИМАНИЕ! Работа на этой странице представлена для Вашего ознакомления в текстовом (сокращенном) виде. Для того, чтобы получить полностью оформленную работу в формате Word, со всеми сносками, таблицами, рисунками (вместо pic), графиками, приложениями, списком литературы и т.д., необходимо скачать работу.

Идентификация автономного электрогидравлического
следящего привода

Малышев В.Н., Попов Д.Н., Сосновский Н.Г.


Автономные
электрогидравлические следящие приводы (ЭГСП) с дроссельным регулированием
широко применяют в различных отраслях техники. Для выбора оптимального
проектного варианта ЭГСП необходимо иметь комплекс проблемно-ориентированных
математических моделей. В такой комплекс входят математические модели, описывающие
динамику ЭГСП. С помощью этих моделей можно находить показатели качества
процессов управления, которые относятся к числу важных критериев при оценке
проектных вариантов ЭГСП. В статье на примере одного из распространенных типов
автономного гидропривода изложена методика определения вида и параметров
математической модели, предназначенной для использования в дальнейшем при
решении задачи многокритериальной оптимизации системы с автономным ЭГСП [1].


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Рис.1


Конструктивная
схема рассматриваемого ЭГСП дана на рис.1.[2]. Электродвигатель 1 приводит во
вращение трехшестеренный насос 2, который создает потоки рабочей жидкости,
направляемой к золотниковым плунжерам 3. В отсутствие подводимого от
электронного усилителя сигнала Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода жидкость через окна, открытые золотниковыми
плунжерами, поступает на слив. Вследствие равенства площадей окон разность
давлений в полостях гидроцилиндра 4 равна нулю и поршень 5 вместе со штоком 6
неподвижны. При наличии сигнала в виде напряжения на концах обмотки 7
электромеханического преобразователя (ЭМП) происходит поворот качалки 8 по или
против хода часовой стрелки в зависимости от полярности сигнала. Поворот
качалки вызывает перемещение золотниковых плунжеров, увеличивающих открытие
одного окна и уменьшающих открытие другого. Соответственно давление в одной
полости гидроцилиндра уменьшается, а в другой – увеличивается. Под действием
силы, созданной разностью давлений в гидроцилиндре, поршень 5 перемещается до
тех пор, пока сигнал Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода обратной связи от датчика 10 не компенсирует
входной сигнал Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода.
Установленные на напорных магистралях насоса предохранительные клапаны 9
ограничивают чрезмерное повышение давления в гидроцилиндре. Элементы 3,8
образуют однокаскадный гидроусилитель (ГУ).


Воспользовавшись
описанной в [3] методикой, математическую модель ЭГСП можно представить
системой уравнений


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


С
начальными условиями (t=0)


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Переменные
состояния системы представлены в виде:


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода; Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода; Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – ток управления, Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – перемещение золотниковых плунжеров
гидроусилителя, Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – перемещение штока гидроцилиндра.


Остальные
величины определяются с помощью приведенных ниже формул:


Значение
электрического сигнала ошибки


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – входной сигнал управления ЭГСП.


Уравнение
сигнала обратной связи


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – коэффициент передачи датчика позиционной
обратной связи.


Напряжение
на выходе электронного усилителя (ЭУ)


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – коэффициент усиления ЭУ.


Напряжение
на входе в обмотки управления ЭМП


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода - сопротивление обмоток ЭМП, Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода - сопротивление выходного каскада электронного
усилителя, Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – индуктивность электромагнитной части ЭМП.


Постоянная
времени и коэффициент передачи обмоток управления ЭМП:


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Уравнение
движения элементов узла управления (УУ):


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – постоянная времени узла управления, Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода - коэффициент относительного демпфирования
узла управления.


Угол
поворота качалки ЭМП:


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода - коэффициент передачи ЭМП.


Перемещение
золотниковых плунжеров


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода - коэффициент передачи, связывающий
перемещение золотниковых плунжеров с углом поворота качалки ЭМП.


Уравнение
линеаризованной расходно-перепадной характеристики


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода,


где
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – разность давлений в полостях гидроцилиндра, Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода– расход
рабочей жидкости, обеспечивающий движение поршня гидроцилиндра; Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода и Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода - коэффициенты преобразования в расход
жидкости перемещения золотниковых плунжеров и разности давлений Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода в полостях гидроцилиндра соответственно.


Постоянная
времени гидропривода:


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода ,


где,
Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода – рабочая площадь поршня.


В
приведенную выше систему четырех дифференциальных уравнений не входит
уравнение, описывающее нагрузку на выходное звено ЭГСП. Эта нагрузка может быть
различной в зависимости от условий, в которых используется ЭГСП. В
рассматриваемой далее экспериментальной установке нагрузка на выходное звено
ЭГСП проявляется при частотах, значительно превышающих частоты ненагруженного
привода, что дает основание не учитывать такую нагрузку при идентификации
привода. Принятое упрощение исходной математической модели уменьшает
неопределенность исследуемой системы и не влияет на достоверность определения
параметров, зависящих от конструкции ЭГСП.


Идентификация
параметров ЭГСП была проведена на экспериментальной установке, имеющейся в
лаборатории динамики и регулирования кафедры гидромеханики, гидромашин и
гидропневмоавтоматики МГТУ им. Н.Э.Баумана [4]. Схема установки представлена на
рис.2.


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Рис.2


На
схеме показаны: электромеханический преобразователь (ЭМП), однокаскадный
гидроусилитель, исполнительный гидроцилиндр (ГЦ) и датчик позиционной обратной
связи (ПОС). Питание гидроусилителя жидкостью под давлением обеспечивается
трехшестеренным насосом (НС), смонтированным в одном корпусе с другими
элементами привода. Входные сигналы поступают от электронного низкочастотного
генератора периодических колебаний, входящего в состав прибора “Система анализа
передаточных функций” (САПФ). С помощью регулятора установки нуля (уст. “0“)
можно изменять начальное положение выходного звена ГЦ.


При
работе установки электрический сигнал с выхода САПФ в виде гармонически
изменяющегося напряжения Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода поступают на вход ЭМП, управляющего положением
золотниковых плунжеров 3 (рис.1) в ГУ. Вследствие периодического смещения
плунжеров от нейтрального положения происходит периодическое изменение разности
давлений в полостях ГЦ и поршень 5 ГЦ вместе с его выходным звеном совершают
колебания, близкие к гармоническим. Частота и амплитуда колебаний выходного
звена привода при гармоническом входном сигнале поддерживается благодаря ПОС.


Описанный
режим работы установки использовался при определении экспериментальных
характеристик ЭГСП. При этом выходной величиной являлось перемещение штока ГЦ.
Входной сигнал Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода для ЭГСП формировал низкочастотный генератор
САПФ. Регистрируемый сигнал от датчика положения штока ГЦ поступал в блок
регистрации САПФ. Данный блок выделяет первую гармонику сигнала и вычисляет
координаты логарифмических частотных характеристик исследуемой системы.


Эксперименты
проводились при различных значениях амплитуды входного сигнала. Для каждого
значения этой амплитуды измерялись значения амплитуды и фазы при разных
частотах входного сигнала.


Результаты
экспериментов были оформлены в виде логарифмических амплитудных и фазовых частотных
характеристик.


Точность
измерений с помощью САПФ проверялась путем сравнения показаний прибора с
частотными характеристиками, полученными при моделировании апериодического
звена первого порядка (рис.3). Моделирование осуществлялось на аналоговой вычислительной
машине (АВМ), что позволило при необходимости учесть влияние электрических
линий, передающих сигналы от датчиков ЭГСП к проверяемому прибору.


Uвх
= 0,91 В


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода 


Рис.3


Постоянная
времени и коэффициент усиления апериодического звена имели соответственно
следующие значения: Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода [c], Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода.


Тарировка
показала, что САПФ обеспечивает достоверные значения параметров частотных
характеристик.


Ряд
экспериментов, проведенных на установке, позволил получить логарифмические
амплитудные (ЛАХ) и фазовые (ЛФХ) частотные характеристики реального ЭГСП. Эти
характеристики вместе с рассчитанными по математической модели ЭГСП показаны на
рис. 4-6. Значения коэффициентов математической модели, полученные после
идентификации ЭГСП, приведены ниже в таблице:







Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


Идентификация автономного электрогидравлического следящего привода


0,024


7,5*10-2


1


250


0,015


1,33


0,01


0,3


0,015


Скачиваний: 1
Просмотров: 0
Скачать реферат Заказать реферат