Автореферат (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 3

При описании золотникового гидрораспределителя учтенамикрогеометрия золотниковой пары;12- отдельным встроенным блоком в имитационной моделипривода представлен перепускной клапан, ограничивающий давлениеподачи насоса;- модель учитывает изменение модуля объемной упругостижидкости в зависимости от давления и содержания в жидкости воздуха;- с целью моделирования рабочих процессов в области малыхсигналов управления, в модели гидродвигателя учитываются трениедвижения и трение покоя, учитываются утечки в насосном блоке;- в ряде блоков имитационной модели привода для повышениядостоверности оценок процессов используются экспериментальныехарактеристики отдельных узлов и агрегатов привода;- математическая модель может учитывать потери давления всоединительных каналах корпуса привода, что позволяет оцениватьнелинейность регулировочной характеристики клапана реверса иопределять зону нечувствительности привода;- имитационная модель привода учитывает также особенностифункционирования с возможностью настройки и уточненияхарактеристик независимо друг от друга;- модульная структура модели позволяет исследовать различныеварианты архитектуры построения электрогидравлических приводов сэлектрическим энергопитанием.Разработанная структура блока управления приводом реализуеталгоритмы, улучшающие частотные характеристики привода в области малыхамплитуд входных сигналов при работе привода под нагрузкой.

Математическоеописание и принципиальная схема (рис.3) алгоритма коррекции по перепадудавления на клапане реверса Pdkr показаны ниже:1U  (UY  K ) K xcomosx K0Um (UcomY  Kos)KxU(1)no, при этом UnoUm U maxm(2)Здесь Um - управляющий сигнал на входе мехатронного модуля, UX управляющий сигнал на входе клапана реверса; Ucom - командный сигнал навход привода; Y - положение выходного звена; Kos - коэффициент обратнойсвязи; KX - коэффициент контурного усиления; Uno - начальное напряжение намехатронном модуле (при отсутствии коррекции по перепаду давления наклапане реверса Uno=const); KO - величина относительного диапазонарегулирования клапана реверса (ОДРК).

При использовании коррекции поперепаду давления на клапане реверса Pdkr, управляющий сигнал намехатронный модуль имеет вид: (U Y  K )  K  U ( P ), при этом 0  U  U maxmcomosxdkrmmdU ( P ) dkr  P  f P   P  P    K , где U1  U ( P )  U 2 p r   osp ddnodkrnodtU 13(3)(4)В представленном выражении Pd- перепад давления в гидроцилиндре;Pp - давление подачи насоса; Pr - давление всасывания насоса (давление вгидрокомпенсаторе); KOSP - коэффициент обратной связи по давлению; f(|Pd|) –табличная функция настройки коррекции по перепаду давления в зависимостиот величины нагрузки; U1no и U2no – ограничители на добавочную величинунапряжения мехатронного модуля.Рис.

3 Принципиальная схема модифицированного алгоритмауправления приводом с использованием коррекции по перепаду давления наклапане реверса PdkrРазработанная имитационная модель позволяет исследовать рабочиепроцессы и характеристики узлов и агрегатов привода с комбинированнымрегулированием скорости в том числе при изменении условий эксплуатации,например, при параметрических отказах регулирующих гидроэлементов.В четвертой главе дается описание практической реализациигибридного рулевого привода с комбинированным регулированием скоростивыходного звена.

Исследовательский образец привода спроектирован приучастии автора, с учетом предлагаемых в диссертационной работе инноваций, иизготовлен ОАО «ММЗ «Рассвет» в соответствии с техническим заданием,выданным кафедрой 702 МАИ. Разработанный экспериментальный образецпривода (рис.4) и лабораторный стендовый комплекс позволяют проводитьэкспериментальные исследования рабочих процессов и характеристик привода,включая характеристики его базовых компонентов.На разработанном стендовом комплексе возможно получениехарактеристик отдельных узлов и агрегатов привода, снятие статических и14динамических характеристик привода при режиме питания какцентрализованной гидросистемы, так и от встроенного источника энергии.отРис. 4.

Лабораторный стенд с экспериментальным образцом привода ДРП-1Стоит отметить, что экспериментальный образец привода содержит всвоей конструкции ряд серийных узлов и агрегатов что удешевляет егоконструкцию и сокращает сроки изготовления. Кроме того, данные компонентыимеют известное и отработанное математическое описание, что в дальнейшемупрощает адаптацию разработанной математической модели, повышаядостоверность исследований.В пятой главе представлены результаты экспериментальныхисследований привода с комбинированным регулированием скорости.Экспериментальные исследования проводились с целью определения основныххарактеристик привода и его агрегатов, проверки соответствия расчетныхданных экспериментальным результатам и уточнения параметров разработаннойматематической модели.

Исследовательским образцом являлся гибридныйэлектрогидравлический рулевой привод с комбинированным регулированиемскорости ДРП-1. Для задач, обозначенных в целях диссертационной работы,исследовалась работа гибридного привода в режиме питания от электрическогоисточника энергии.В шестой главе представлены результаты отработки математическихмоделей компонентов привода и сопоставление результатов моделирования сэкспериментальными данными.

При сравнении экспериментальных итеоретических характеристик агрегатов исследуемого привода следует отметитьих удовлетворительную сходимость - расхождения не превышают 2-11%.Эффективность принципа комбинированного регулирования скорости итеоретические оценки влияния давления подачи насоса на характеристикипривода подтверждены экспериментальными исследованиями, проведенными в15ЦАГИ на специализированных стендах с силовозбудителями. Исследованиеэффективности нового алгоритма регулирования и коррекции характеристикпроводилось на основании разработанной проблемно-ориентированнойматематической модели привода, характеристики элементов которойподтверждены экспериментальными исследованиями.В главе 7 приводятся результаты теоретического исследованияхарактеристик и рабочих процессов электрогидравлического рулевого привода скомбинированным регулированием скорости с применением новыхуправляющих алгоритмов и приводятся оценки влияния настройки параметровблока управления на частотные характеристики привода.

Учитывая особенностиработы приводов с комбинированным регулированием скорости, авторомпредложена методика оценки способов преимущественного регулированияскорости выходного звена с использованием его частотных характеристик.Данная оценка полезна при настройке приводов подобного типа и позволяетопределять диапазоны влияния параметров настройки привода на его выходныехарактеристики.

При комплексной оценке влияния параметров настройкипривода на его динамические характеристики, были определены ключевыепараметры и диапазоны их значений, обеспечивающие уменьшениефазочастотных и амплитудно-частотных искажений.Для построения и анализа частотных характеристик привода с новойсистемой регулирования, автором разработан специальный программныйкомплекс по представлению трехмерных образов фазочастотных характеристикпривода. Использование трехмерных графиков частотных характеристик дляанализа динамических свойств привода наглядно показывает общуюособенность рабочих процессов в приводах с комбинированнымрегулированием скорости, а также степень улучшения частотных характеристикпривода в области малых амплитуд входных сигналов (рис.

5).Проведенное исследование выявило дополнительные причиныухудшения частотных характеристик привода в области малых (до 5%)амплитуд управляющего сигнала при увеличении внешней нагрузки навыходном звене. Этот эффект вызван сокращением области преимущественнодроссельного регулирования скорости за счет уменьшения величины перепададавления на клапане реверса, вызванного этой нагрузкой. Предлагаемое авторомсхемное решение построения системы регулирования скорости выходного звенапривода позволяет уменьшить деградацию частотных характеристик приводапри появлении нагрузки за счёт расширения диапазона преимущественнодроссельного регулирования скорости выходного звена.

Положительный эффектдостигается за счёт введения в алгоритм регулирования дополнительногосигнала по перепаду давления на клапане реверса Pdkr, который с увеличениемнагрузки расширяет диапазон преимущественно дроссельного регулированияскорости за счёт увеличения давления подачи насоса. Предлагаемое схемноерешение позволяет при соответствующей настройке блока управления получитьдо 40% улучшение фазочастотных характеристик привода в области малыхамплитуд входных сигналов (рис.6).16Рис.

5. Трехмерные графики частотных характеристик привода скомбинированным регулированием скорости при работе под нагрузкой: 1 известный алгоритм управления, 2 - характеристики привода с применениемразработанных автором алгоритмов. На графиках: Ain –амплитуда входногосигнала, Fn - величина постоянной нагрузки.Следует отметить, что модифицированный алгоритм управленияпозволяет регулировать и настраивать требуемые эксплуатационные параметрыпривода. Например, величину избыточного давления на входе клапана реверса,диапазон рабочих нагрузок для которых требуется улучшение частотныххарактеристик, степень увеличения чувствительности привода в области малыхамплитуд входных сигналов, диапазон амплитуд входных сигналов, для которыхосуществляется преимущественно дроссельное регулирование скорости иобласть преимущественно электромоторного регулирования скорости.