Лекция №21.1. Взаимонагружение подканалов рулевого привода (Лекции по дисциплине "Динамическое проектирование систем стабилизации летательных аппаратов")

Взаимонагружение подканаловрулевого приводаНедостатки:- накопление усталостных нагружений на выходном штокепривода;- ухудшение динамической чувствительности привода (появлениезон застоя).Схема типового двухканального электрогидравлического привода типаРПД-14 [2] с суммированием сил на общем выходном звене.

Здесь принятыследующие обозначения: 1 – усилитель электрогидравлический; 2 –преобразователь электромеханический двухобмоточный; 3 – индукционныедатчики обратной связи по положению золотника; 4 – фильтр; 5 – клапанобратный; 6 – клапан электрогидравлический двухобмоточный; 7 – клапанкольцевания и демпфирования; 8 – гидродвигатель; 9 – блок индукционныхдатчиков обратной связи, 10 – гидравлическая муфта.Давление нагрузкипри отсутствиивнешних сил навыходном звенеР2(t)Время,с.Р3(t)Давление нагрузкипри отсутствиивнешних сил навыходном звенеР4(t)Время,с.Процессы изменения давления в полостях двух гидроцилиндров (Р1, Р2,Р3,Р4) в функции времени при отклонении в регулировки каналов привода±5% от номинальной величины при отработке гармонического сигнала.V≈ПеремещениевыходногозвенаTv=0 = 0.24Входной сигналВремя, с.Траектории перемещения выходного звена двухканалльного привода Yp сжёстко соединёнными штоками и входной сигнал Yin при отклонениисигналов в каналах управления на ±5% от номинальной величины.Например, при отклонениях в амплитуде трёх управляющих канальныхсигналов в 10%оценки амплитуд перепадов давления при различныхзначениях коэффициента передачи компенсатора Kcomp составляют:Kcomp0ΔPmax/РП 10.002 0.004 0.006 0.008 0.01 0.012 0.016 0.02 0.040.60.330.220.160.14 0.120.090.08 0.085Схема симметричной системы разгрузки конструкции двухканальногопривода с жёстким соединением штоков на общем выходном звене.

Здесьприняты обозначения: i1, i2 – токи управления в обмотках ЭГУ; ДПП –датчики поступательных перемещений; Рп1, Рп2 – давление подачи вприводах; Хп – перемещение поршней гидроцилиндров; Кр – коэффициентпередачи цепи выравнивания давления в гидроцилиндрах; Ip1, Ip2 –интегральные оценки разности перепадов давления на поршнегидроцилиндров.U вх 1  Х шт kос  k p  ( p’1  p’ 2 )dt u 1 0;0U вх 2  Х шт kос m k p  ( p’1  p’ 2 )dt u 2 0.0В этих выражениях Uвх1,2 - управляющие сигналы, kp коэффициент усиления в цепи обратной связи по разностиперепадов давления, а u1,2 - оценка ошибки управления.11 U вх 1  Х шт k  ( p’1  p’ 2 )dtkосkoc p 011 U вх 2  Х шт   k p  ( p’1  p’ 2 )dtkосkoc 0UUХ шт  0.5 ( вх 1  вх 2 )kос1 koc 2Таким образом, описанная система разгрузки от силовоговзаимодействия каналов, вызванного в общем случае разбросомпараметров и управляющих сигналов, обеспечивает движениевыходногозвенаприводасреднеарифметическимпозначениямтраекториитраекторий,близкойкзаданныхпокаждому из входов привода.

В случае отказа одного из каналовуправления выходное звено привода совершает неуправляемоедвижение (скачок) на величину равную половине расстояния междупредполагаемыми положениями, заданным сигналами по каждомувходу:Х п  U вх1 U вх 2 .koc1 kос2С целью сокращения комплекта датчиков перепада давленияна поршнях гидроцилиндров исполнительного многоканальногомеханизмаможнопостроитьсистемувыравнивания силвпараллельно работающих исполнительных механизмах на основеобратной связи по разности перепадов давления на поршняхгидроцилиндров только в одном канале. В этом случае канал безобратной связи по разности перепадов условно можно назватьактивным (ведущим), а канал следящего привода с обратной связьюпоразностиперепадовдавления–пассивным(ведомым).Активный канал в соответствии со своим управляющим сигналомопределяет положение выходного звена резервированного привода.Канал с корректирующей обратной связью по перепаду давленияподстраивается к активному каналу.Дляэтойсистемыразгрузкисоотношения:Х 1(t )  X п ;справедливыследующиеХ 2 (t )  X п kp ( pн1  pн 2 )dt;koc 0Процессы изменения траекторий перемещения общего выходного звенапривода (Yp) и траектории заданной управляющим сигналом (Yi) пригармоническом входном сигнале, а также давления в полостях двухгидроцилиндров (Р1, Р2, Р3, Р4) и перемещения выходного звена с жёсткосоединёнными штоками при отклонении в регулировке каналов привода на±5% при включённом компенсаторе.График реакции двухканального привода с жёстким объединением штоков свключённым компенсатором выравнивания сил, на гармонический сигналуправления Yin(t).

Yp – перемещение выходного звена привода.При отказе первого канала после его отключении общеевыходное звено привода с максимальной скоростью переместитьсяв положение, соответствующее управляющему сигналу второгоканала. Этот скачок выходного звена определяется выражением:Х п kp ( pн1  pн 2 )dt;koc2 0Легко видеть, что величина скачка выходного звена после отказапервого канала и отключения системой контроля второго каналацепи обратной связи по разности давления будет в два раза большечем скачок выходного звена привода с симметричной системойразгрузки.KрSСхема двухканального привода с ведущим каналом привода и ведомымканалом, с включённой интегральной обратной связью по давлениюнагрузки: Р1, Р2 – перепады давления на поршнях; Рн – разность перепадов –показатель взаимонагружения каналов привода.Вредное влияние второго канала привода, в смысле оказанияего влияния на ведущий канал можно исключить полностью.

Дляэтого необходимо замкнуть отрицательную обратную связь поперепаду давления на поршне в одном ведомом канале.WФСхема двухканального резервированного привода с замещением рабочегоканала резервным в случае его отказа. Здесь Wф – передаточная функциянекоторого фильтра с интегратором; ДПЗ – датчик положения золотника..