Автореферат (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 2

по приводам с комбинированнымрегулированием скорости, основы теории гидравлических процессов вгидравлических машинах и гидроприводах, имитационное математическоемоделирование рабочих процессов в системах приводов, конструкторскиеразработки агрегатов и устройств приводов ПМЗ «Восход» и ММЗ «Рассвет».Научная новизнаНаучная новизна представленной работы, по мнению автора,заключается в следующем: Проведено исследование и определено влияние параметровнастройки блока управления приводом, включая алгоритмы управления,на показатели рабочих процессов и частотные характеристики привода скомбинированным регулированием скорости (КРС). Разработанановаяструктурарегулятораэлектрогидравлического привода с комбинированным регулированиемскорости выходного звена и алгоритмы управления, обеспечивающиединамические показатели такого привода на уровне аналогичныхпоказателей типовых рулевых приводов с дроссельным регулированиемскорости в области малых амплитуд входных сигналов при егонагружении статической или медленно меняющейся нагрузкой. Предложен способ определения и автоматизированногопостроения областей преимущественного регулирования скоростипривода с комбинированным регулированием по выходным(частотным)характеристикам.Этотспособпозволяетбездополнительных технических модификаций исследуемых образцов(установки датчиков давления на выходе насоса и в полостяхгидроцилиндра) и дополнительных экспериментальных данныхформировать оценки режимов работы привода и влияния параметровнастройки блока управления на динамику привода. Предложен метод оценки динамических свойств привода наоснованиитрехмерныхграфиковчастотныххарактеристик(зависимости амплитудных и фазочастотных характеристик отамплитуды управляющего сигнала), как наиболее наглядно7отражающий общие особенности приводов срегулированием скорости.комбинированнымПрактическая значимость работыРеализация предложенных автором новых научно-технических решенийв области построения перспективных типов электрогидравлических приводов сэлектрическим энергопитанием позволит:- улучшитьдинамическиехарактеристикиприводовскомбинированным регулированием скорости (КРС) и гибридныхприводов при работе от бортовой электросистемы, что является важнымпри управлении самолетов с неустойчивыми или малоустойчивымикомпоновками;- повысить безотказность системы управления за счетприменения гибридных приводов с КРС с разнороднымрезервированиемэнергетическихканаловприсохраненииполноценного управления рулевой поверхностью в области малыхамплитуд входных сигналов вне зависимости от типа энергопитания.Реализация результатовМатериалы диссертационной работы использованы в курсе лекций«Методы и средства автоматизированного проектирования» и курсовомпроектировании на кафедре «Системы приводов авиакосмической техники»МАИ.

Результаты диссертационной работы использовались в научноисследовательских темах кафедры 702: «Разработка демонстраторов рулевых приводов пассажирскогосамолета с повышенной степенью электрификации энергетическихсистем». «Разработка требований к исполнительной части системыуправления самолета с использованием рулевых приводов сэлектрическим энергопитанием».На основании новых научных и технических решений, предложенных вдиссертационной работе, на кафедре 702 МАИ совместно с ММЗ «Рассвет» иОАО «ПМЗ Восход» было разработано и изготовлено два опытных образцагибридных рулевых приводов с комбинированным регулированием скоростивыходного звена в электрическом энергетическом канале ДРП-1 и ИМД-21.Привод ИМД-21 демонстрировался на авиасалоне МАКС-2014.Апробация работыОсновные положения и результаты диссертационной работыдокладывались и обсуждались на заседаниях кафедры 702 МАИ, II-йВсероссийской научно-технической конференции «Мехатронные системы(теория и проектирование)», ФГБОУ ВПО ТГУ, 2011 г., Российско-Европейскомнаучном проекте «RESEARCH», Compañía Española de Sistemas AeronáuticosS.A., Мадрид, 2013 г., 29-м Конгрессе Международного совета поаэронавтическим наукам (ICAS-2014), Санкт-Петербург, 2014 г.8ПубликацииПо теме диссертации опубликовано пять печатных работ, одна работа вэлектронном сборнике и одна работа в электронном журнале.

Из них четыреработы в изданиях, входящих в перечень ВАК: «Труды МАИ», «ИзвестияТульского государственного университета» и «Современные проблемы науки иобразования».На защиту выносятся следующие положения:1. Разработка алгоритмов и схемных решений построения комплексногополипараметрического блока управления электрогидравлического привода скомбинированным регулированием скорости, обеспечивающего улучшениечастотных характеристик привода в области малых амплитуд входных сигналов.При этом уровень коррекции фазочастотных и амплитудно-частотныххарактеристик привода при наличии на его выходном звене балансировочныхнагрузок,соответствующихтиповымрежимамнагружениярулейпассажирского самолёта, достигает 40%.2. Установление взаимосвязей параметров рабочих процессовгидропривода с комбинированным регулированием скорости с егостатическими, динамическими и энергетическими характеристиками на основетеоретического исследования рабочих процессов с использованиемразработанной проблемно-ориентированной математической модели привода.Разработанная автором структурированная математическая модель привода скомбинированным регулированием использует экспериментальные данные покомпонентам системы привода.3.

Методология автоматизированной оценки и графическогопредставления областей преимущественного регулирования скорости приводапри отработке им гармонических сигналов на основании разработанногоавтором программного комплекса построения трехмерных образов частотныххарактеристик привода.4. Рекомендации по выбору параметров блока управления гидроприводас комбинированным регулированием скорости, обеспечивающих требуемыединамические характеристики.Достоверность научных результатовДостоверность научных выводов и рекомендаций, сформулированных вдиссертационной работе, подтверждаются корректным использованиемапробированных современных методов расчета и совпадением результатовтеоретическихисследований,проводимыхметодомкомпьютерногомоделирования, с экспериментальными данными.Структура и объём работыДиссертация состоит из введения, семи глав, основных выводов ирезультатов работы и списка литературы из 55 наименований.

Работа изложенана 150 страницах машинописного текста.9КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫВо введении дано обоснование актуальности темы диссертационнойработы, поставлены цели и задачи исследования, кратко охарактеризованосостояние проблемы, сформулированы научная новизна, поставлена цель,определены основные задачи исследования и показана практическая значимостьработы.В первой главе проводится анализ современных авиационных рулевыхприводов с электрическим энергопитанием. Проведённый обзор показывает, чтов настоящее время перспективными решениями в данной области являютсяэлектрогидростатические, гибридные и электрогидравлические рулевыеприводы с комбинированным регулированием скорости. В работе отмечается,что приводы с комбинированным регулированием скорости обладаютпреимуществами гидростатических приводов по части малого (до 125 Вт дляпривода мощностью 800Вт) энергопотребления в нейтрали и повышенного до70-75% КПД в широком диапазоне скоростей, однако имеют улучшенныединамические характеристики в области малых амплитуд управляющихсигналов, хорошее быстродействие и жесткость.В результате обзора опубликованных работ автором делается вывод, чтоприменение гибридных приводов с комбинированным регулированием скоростипозволит осуществить разнородное резервирование энергетических каналов,повысив уровень безотказности такого привода, а высокие динамическиехарактеристики приводов с комбинированным регулированием скоростиобеспечат полноценное управление рулевой поверхностью в области малыхамплитуд входных сигналов вне зависимости от типа энергопитания.Во второй главе диссертационной работы представлена разработкаисследовательского образца гибридного (двухрежимного) рулевого привода скомбинированным регулированием скорости выходного звена (КРС),сформированы технические требования и описаны режимы его работы.Гибридный привод с КРС (см.

рис.1), исследуемый в работе, позволяетосуществлять работу привода в следующих режимах:- в основном режиме - это традиционный привод с дроссельнымрегулированием скорости и питанием от централизованнойгидравлической системы самолета;- в резервном режиме (после отказа гидравлическойэнергосистемы или основного дроссельного привода) осуществляетсяпереход на комбинированное регулирование скорости выходного звенас питанием от электрической энергосистемы самолета.Нарис.1представленыследующиеобозначения:ЭГУэлектрогидравлический усилитель, ЗГР - золотниковый гидрораспределитель,КПА - клапан переключения активных режимов, КР - клапан реверса, ЭГК электрогидравлический клапан, ЛЭД - линейный электродвигатель, БДПТ 10бесколлекторный двигатель постоянного тока.

В отличие от известного приводатипа EBHA, в конструкцию экспериментального привода добавлен клапанреверса, реализующий принцип комбинированного регулирования скоростивыходного звена при работе от электрического энергетического канала. Крометого, в схему добавлены датчики перепада давления в полостях гидроцилиндра,на входе и выходе насоса, а также датчик давления жидкости вгидрокомпенсаторе. Предлагаемые новые схемные решения позволяютреализовать коррекцию по перепаду давления на клапане реверса Pdkr,улучшающую динамические характеристик такого привода под действиемстатической (балансировочной) нагрузки при работе привода от электрическойэнергосистемы самолета.Рис.

1. Функциональная схема экспериментального образца гибридногорулевого привода с комбинированным регулированием скоростиФункциональная схема электрического энергетического каналаэкспериментально-исследовательского привода приведена на рисунке 2. Нарисунке даны следующие обозначения: КР - клапан реверса, ЛЭД - линейныйэлектродвигатель, БДПТ - бесколлекторный двигатель постоянного тока, ОК1,2- обратные клапаны, ПК1,2 - предохранительные клапаны, ГК гидрокомпенсатор, ДПД - датчики перепада давления, ДД - датчик давления.11Следует отметить, что применяемые в приводе датчики давления используютсякак для реализации алгоритмов коррекции характеристик привода, так и дляконтроля его состояния, что исключает переразмеривание конструкции и, какследствие, увеличение массогабаритных показателей привода.Рис.

2. Функциональная схема электрического энергетического каналаэкспериментального образца приводаВ третьей главе описывается разработанная математическая модельпривода. Экспериментальный образец, как говорилось ранее, являетсядвухрежимным агрегатом, т.е. он может работать в режиме питания отцентрализованной гидросистемы и в режиме питания от бортовой силовойэлектросети. В первом из этих режимов привод, по-существу, является типовымэлектрогидравлическим дроссельным приводом, поэтому исследование егохарактеристик методом математического моделирования не представляетособого интереса и не являлось целью работы. В режиме питания отэлектросистемы самолета, экспериментальный образец представляет собойэлектрогидравлический привод с комбинированным регулированием скоростивыходного звена.

Исследование рабочих процессов и характеристик этогопривода, напротив, является наиболее важной целью математическогомоделирования и диссертационной работы.В работе автором предлагается концептуальная проблемноориентированная математическая модель электрогидравлического привода скомбинированным регулированием скорости, состоящая из функциональнозаконченных блоков различной физической природы. Предлагаемая модельориентирована на исследование рабочих процессов в области малых сигналовуправления, смещения регулирующих элементов, и малых изменений потоковрабочей жидкости, соответствующих сигналам управления с амплитудами 0.25%, поэтому математические модули описывают рабочие процессы врегулирующих агрегатах привода на элементном уровне с возможностью учетаэкспериментальных характеристик отдельных компонентов.Разработанная модель характеризуется следующими особенностями:- учитываетсявлияниеконструктивно-технологическихфакторов.