Диссертация (Разработка и исследование электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней), страница 9

Сравнение переходных процессов при повороте вала назаданный угол.75Рисунок 2.22. Сравнение давлений в полостях цилиндров.2.4. Выводы по результатам главы 21. Полученнаяматематическаямодельпозволяетизучитьработуэлектрогидравлического привода с раздельным управлением группамипоршней с помощью численного эксперимента. Это может быть полезно какна этапе разработки привода, так и при синтезе специальных алгоритмовуправления.2. Присоставленииматематическойуправлением группамимоделиприводасраздельнымпоршней необходимо учитывать нелинейные76свойства распределяющих устройств, которые обычно не рассматриваютсяв других случаях, а именно: гистерезис магнитной системы, а также гистерезис, вызванныйтрением в паре золотник-гильза; несимметричность статической характеристики.3.

Необходимо учитывать в модели микрогеометрию золотниковых пар, вособенности величины перекрытий каждой из кромок.4. Обязательным является учет люфтов и упругостей в сочленениях механизмапреобразования движения.5. Для получения численных значений параметров модели, не поддающихсянепосредственномуизмерению,следуетпроводитьпроцедуруидентификации параметров. При большом числе идентифицируемыхпараметров процедуру идентификации можно разделить на несколькоэтапов, используя на каждом этапе свои критерии и свой набор параметров.77Глава 3. Разработка экспериментального комплекса для исследованияэлектрогидравлического привода с раздельным управлением группамипоршнейДляпроведенияуправлениемполноценногогруппамипоршнейисследованиянельзяприводаограничитьсясраздельнымматематическиммоделированием. Любая модель создается с теми или иными допущениями и должнабыть проверена на адекватность.

Кроме этого, некоторые значения величин,входящих в математическую модель, не могут быть измерены прямым путем. Можетпонадобиться их идентификация косвенным путем по результатам эксперимента.Также возможно уточнение структуры модели по результатам эксперимента.Учитываяуправления,новизнувозникаетструктурызадачарассматриваемогосозданияприводаэкспериментальногоиметодовкомплекса,позволяющего как оценить показатели качества работы привода, так и измеритьмгновенные значения различных величин при его работе.При создании экспериментального комплекса применялись современныетехнологии в области проведения эксперимента.

Достигнута высокая точностьизмерения физических величин. Особое внимание уделено системе управления,которая должна позволять реализовывать специальные алгоритмы управления.В состав экспериментального комплекса входят следующие компоненты: макетный образец привода; насосная станция; система управления и сбора данных, состоящая из аппаратной части ипрограммного обеспечения.Структурная схема экспериментального комплекса показана на Рисунке 3.1.78Рисунок 3.1. Структурная схема экспериментального комплекса.Управлениекомплексомосуществляетсяприпомощиэлектроннойвычислительной машины (ЭВМ) – персонального компьютера. Через плату аналогоцифрового преобразования (АЦП) в него поступают сигналы с измерительнойаппаратуры: датчиков давления (ДД), датчика расхода, датчика температуры,датчиков положения штоков гидроцилиндров.

Данные датчика углового положения(ДУП) поступают посредством цифрового сигнала через собственный блоксопряжения датчика. Сигнал управления из ЭВМ поступает на плату цифроаналоговогопреобразования(ЦАП).Дляиспользуется блок сопряжения привода (БСП).согласованияуровнейсигналов79Общий вид экспериментального комплекса показан на Рисунке 3.2.Рисунок 3.3. Общий вид экспериментального комплекса.3.1. Макетный образец приводаВ состав макетного образца привода входят два гидроцилиндра с проходнымштоком, работающих на один коленчатый вал, распределяющие устройства,нагружающие устройства и клапаны.

Схема макетного образца показана на Рисунке3.4.80Рисунок 3.4. Схема макетного образца привода.Штоки гидроцилиндров имеют установленные на сферических шарнирахнаконечники, выполняющие роли шатунов.В экспериментальном комплексе предусмотрена возможность создания навыходном валу нагрузок различного характера. Для создания инерционной нагрузкик выходному валу подключен маховик.

Момент инерции маховика может менятьсяпри помощи набора грузов на резьбовой штанге. Для создания нагрузки типа«трение» применен порошковый электромагнитный тормоз ПТ-40М1. Порошковый81тормоз снабжен устройством для измерения крутящего момента.Диапазонизмерений составляет -400…400 Нм, разрешающая способность 1,5 Нм.Для обеспечения обратной связи по углу поворота вала установленфотоэлектрический абсолютный датчик положения ЛИР-ДА158 с разрешающейспособностью 10 угловых секунд [58].

Дополнительно имеется возможностьконтролироватьположениекаждогоштокавотдельностиприпомощипотенциометрических датчиков.Распределение жидкости в полости гидроцилиндров осуществляется припомощи двух электрогидравлических усилителей 6Ц201 типа «сопло-заслонка».Каждый гидроцилиндр снабжен блоком обратных клапанов. Клапаныпозволяют жидкости выходить из полости гидроцилиндра в линию высокогодавления, если давление в полости превышает давление питания, а также поступать вполость цилиндра из линии низкого давления, если давление в полости ниже, чемдавление слива. Общий вид макетного образца привода, а также отдельныхсоставляющих показан на Рисунках 3.5, 3.6 и 3.7.Рисунок 3.5.

Гидроцилиндр, ЭГУ, датчики давления, блок клапанов.82Рисунок 3.6. Привод в сборе.Рисунок 3.7. Общий вид привода.833.2. Насосная станцияПитающая насосная станция имеет в своем составе регулируемый аксиальнопоршневойнасос,электродвигатель,блокираспределяющихустройствивспомогательные агрегаты.Насос имеет следующие характеристики: рабочий объем 18 см3; номинальная подача 26 л/мин; максимальное давление 25 МПа;Регулятор насоса позволяет настраивать давление в диапазоне от 5 Мпа до 25Мпа. Для сглаживания пульсаций расхода и компенсации пиковых расходов (принеобходимости) на выходе насоса установлен гидропневмоаккумулятор объемом 10л.Предусмотрена возможность создания подпора в сливной линии гидросистемыв диапазоне 0…8 МПа.Дополнительно имеется возможность установки давления в одном из каналовнасосной станции отличным от давления на выходе насоса.

Это осуществляется припомощи трехлинейного редукционного клапана.Насосная станция укомплектована датчиками расхода, температуры идавления.Гидравлическая схема насосной станции показана на Рисунке 3.8.84Рисунок 3.8. Гидравлическая схема насосной станции.85Общий вид насосной станции показан на Рисунке 3.9.Рисунок 3.9. Насосная станция.3.3. Система управления и сбора данныхДля управления приводом необходима ЭВМ, в качестве которой может бытьиспользованперсональныйкомпьютериликонтроллер.Всоставеэкспериментального комплекса используется персональный компьютер, т.к. онобладает большим функционалом, чем контроллер, а так же удобством визуализацииинформации.Производительность компьютера позволяет объединить в нем как функцииуправления приводом, так и функции сбора данных. Компьютер получаетинформацию с датчиков углового положения вала, давления, расхода, крутящегомомента, положения поршней через платы аналого-цифрового преобразования.86Сигналы на электрогидравлические усилители подаются из компьютера через платыцифро-аналоговогопреобразования.Длясогласованияуровнейсигналовиспользуется блок сопряжения.Для управления электрогидравлическими усилителями в блоке сопряженияпривода предусмотрен каскад усиления, представляющий собой источник тока наосновенеинвертирующегоэлектрогидравлическогоусилителя.усилителяБлагодаряпропорционаленэтому,токвобмоткахподаваемомувходномунапряжению, влияние индуктивности обмоток нивелируется, что позволяетсущественно повысить динамические характеристики электрогидравлическогоусилителя.

Это обстоятельство было учтено при составлении математическоймодели.Программная часть системы управления реализована в операционной системеQNX 6.4 и состоит из двух основных модулей: непосредственно программауправления и пользовательский интерфейс. Такой подход хорошо зарекомендовалсебя на практике для построения систем управления гидроприводом [59].Программа управления выполняется в реальном времени. В ней происходитобработка данных с плат АЦП, вывод данных на платы ЦАП, формирование сигналоврассогласования на ЭГУ для различных режимов работы привода.