Диссертация (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 13

Наклон характеристики на начальном участке (на рис. 6.10участок "1") обусловлен утечками в насосе. Наклон участка "2" обусловлентоковым ограничением механической характеристики мехатронного модуля.Наклон на участке №3 обусловлен срабатыванием предохранительногоклапана, ограничивающего максимальное давление подачи насоса. По графикуопределялась максимальная развиваемая приводом мощность. Теоретическаямощность привода составляет ~3.4 кВт.Рис. 6.10. Теоретическая механическая характеристика исследуемогопривода936.1.

Выводы1.Сравнениеэлементовэкспериментальныхисследуемогоприводаитеоретическихпоказываютиххарактеристикудовлетворительнуюсходимость (расхождения 2-11%).2. Различие между экспериментальными и теоретическими оценкамихарактеристик, составляющее до 11%, объясняется допущениями, принятымипри моделировании в части описания мехатронного модуля, нелинейностямихарактеристик утечек в насосе, особенностями проведения экспериментальныхисследованийнапредприятии-изготовителе[36],погрешностямиизмерительного оборудования, не позволяющего с высокой точностьюрегистрировать данные в области околонулевых сигналов.3.

Теоретические и экспериментальные исследования взаимосвязейпараметров совместного регулирования и показателей рабочих процессов взонемалыхамплитудвходныхсигналов,показываютнеобходимостьпрактического использования принципа комбинированного регулирования идальнейшего теоретического исследования характеристик привода путемматематического моделирования.4. Для исследования управляющих алгоритмов и влияния параметровнастройки блока управления приводом на его выходные характеристикинеобходимо структурное изменение схемы блока управления приводом и егоуправляющих алгоритмов.

Данные изменения не требуют внесения вконструкцию привода дополнительных элементов, в связи с чем проверкановыхалгоритмовсовместногоуправлениявозможнанаоснованииразработанной высокодетализированной математической модели приводахарактеристикиисследованиями.элементовкоторойподтвержденыэкспериментальными94Глава 7. Исследование характеристик и рабочих процессов привода скомбинированным регулированием скоростиОднойизцелейдиссертационнойработыявляетсяопределениевзаимосвязей между параметрами настройки блока управления гидроприводовс комбинированным регулированием скорости выходного звена (ЭГРП-КРС) ипоказателямирабочихпроцессов,атакжеулучшениединамическиххарактеристик привода в области малых амплитуд входных сигналов,соответствующих 0.2% - 5% от максимума, при воздействиинагрузок навыходное звено.

Это является важным фактором при реализации управлениясамолётов с малоустойчивыми или неустойчивыми аэродинамическимикомпоновками [12]. Кроме того при проектировании перспективных образцовЭГРП-КРС важна оценка энергетических свойств таких приводов.7.1. Теоретические исследования базовой схемы приводаКлючевой особенностью привода с комбинированным регулированиемскорости по сравнению с другими типами приводов является улучшениединамических характеристик в зоне малых амплитуд входных сигналов.Данный факт обуславливается тем, что в зоне малых амплитуд сигналоврассогласования привод автоматически переходит в режим более точного идинамичногопреимущественнодроссельногорегулированияскоростивыходного звена, реализуемого за счет управления клапаном реверса [3].Проведенные ранее исследования показали, что наблюдаемый эффект зависитот настройки привода и степени его нагружения [30, глава 5]. В связи с этимпредставляетсяважнымподробнорассмотретьэти влияниясцельюопределения способов по улучшению характеристик привода.7.1.1.

Влияние параметров настройки блока управления приводом наего динамические характеристикиНастройка работы привода в базовой схеме формализуется несколькимипараметрами, среди которых относительный диапазон регулирования клапана95реверса ОДРК, начальное напряжение на мехатронном модуле и начальноедавление на входе клапана реверса. Под относительным диапазономрегулирования клапана реверса понимается отношение узлового напряженияблока управления (напряжение Uu на рис.3.2), соответствующего достижениюмаксимального открытия окон клапана реверса, к узловому напряжению, прикотором мехатронный модуль развивает свою максимальную скорость [3]. Этоозначает, что при настройке ОДРК=0.5 клапан реверса откроется полностьюпри 50% сигнале на входе мехатронного модуля, и при дальнейшем повышенииуровня сигнала на мехатронном модуле до 100% будет оставаться полностьюоткрытым:U x мах, при U X  U x мах UU X   U , при  U x мах  U X  U x мах K ОДРК U мах, при U  U махxXxОценкавлиянияОДРКнаскоростную(7.1)характеристикуприводапредставлена на рисунке 7.1.

Скоростная характеристика, представленная нарисунке, снималась с учетом сил сухого трения при коэффициенте контурногоусиления привода ku=1. При моделировании использовалась математическаямодель привода, рассмотренная в главе 3, компоненты которой уточнялись порезультатам экспериментальных исследований.При уменьшении величины ОДРК крутизна скоростной характеристикиувеличивается, помогая приводу преодолевать трение на поршне и быстрееразвивать требуемую скорость. Несимметричность скоростной характеристикиобуславливаетсягидрораспределителянесимметричностьюклапанареверсаперекрытийизолотниковогонесимметричностьюегорегулировочной характеристики в области нуля.Изграфикавидно,чтодляприводовскомбинированнымрегулированием скорости настройка ОДРК изменяет начальный коэффициентусиления по скорости в несколько раз и является важным показателем96обеспечения хороших динамических характеристик в зоне малых амплитудвходных сигналов.Рис.7.1.Теоретическаяскоростнаяхарактеристикаприводаскомбинированным регулированием скорости выходного звена для различныхзначений относительного диапазона регулирования клапана реверса (ОДРК)Для более полной оценки влияния ОДРК на частотные характеристикипривода, было построено семейство трехмерных частотных характеристик дляразличных значений настройки ОДРК.На рисунках 7.2 – 7.4 приведены некоторые амплитудные и фазовыечастотные характеристики привода.

Частотные характеристики строились длявеличин частот от 0.5 до 20Гц и амплитуд, составляющих 0.2...10% отмаксимальной величины амплитуды входного сигнала, и настроек ОДРК=0.2...1. Анализ полученных частотных характеристик показал, что с точкизрения улучшения динамики привода в зоне малых амплитуд входныхсигналов, наилучшими характеристиками обладает привод, для которогозначение ОДРК выбрано в диапазоне 0.4...0.7. Полученные значения уточняютизвестные ранее [30] результаты, расширяя диапазон значений ОДРК.97Рис.

7.2. АФЧХ электрогидавлического привода с комбинированнымрегулированиемскорости(ЭГРП-КРС)принастройкеотносительногодиапазона регулирования клапана реверса ОДРК=0.2Рис. 7.3. АФЧХ ЭГРП-КРС при настройке ОДРК=0.6Рис. 7.4. АФЧХ ЭГРП-КРС при настройке ОДРК=198Улучшение динамических свойств привода путем изменения настройкиОДРК проявляется до 4-6% от максимальной величины входного сигнала. Этирезультаты показывают эффективность комбинированного регулирования вобласти малых амплитуд входных сигналов. Сводные данные для наиболееинтересных значений ОДРК приведены в таблицах 7.1 и 7.2.Исследуемые характеристики показывают, что выбирая значения ОДРКиз диапазона 0.2…0.7 можно улучшить характеристики привода в зоне малыхвходных сигналов, уменьшив фазовые запаздывания и искажения поамплитуде. Приведенные результаты показывают, что изменение значенияОДРК эффективно для амплитуд входных сигналов, лежащих в диапазоне от0.2 до 4% от максимальной величины входного сигнала, на большихамплитудах влияние ОДРК незначительно или отсутствует.Таблица 7.1Амплитуда, dBОДРК=0.4↓ f, Гц A=10% A=8% A=6% A=4% A=2% A=1% A=0.6% A=0.2%0.5-0.03-0.03 -0.02 -0.01 -0.01 -0.02-0.04-0.151-0.18-0.17 -0.14 -0.09 -0.04 -0.04-0.05-0.162-0.8-0.7-0.7-0.5-0.3-0.1-0.1-0.24-3.5-3.1-2.6-2.1-1.5-0.7-0.4-0.56-5.8-5.8-5.2-4.4-3.2-1.9-1.1-0.88-7.7-7.5-7.2-6.5-4.9-3.4-2.1-1.210-9.3-9.1-8.8-8.1-6.5-4.8-3.3-1.812-10.8-10.5 -10.2-9.5-8.0-6.1-4.5-2.614-11.9-11.7 -11.4 -10.7-9.2-7.3-5.6-3.416-13.0-12.8 -12.4 -11.8 -10.3-8.3-6.7-4.318-13.9-13.7 -13.4 -12.8 -11.2-9.3-7.6-5.220-14.8-14.6 -14.2 -13.6 -12.0 -10.2-8.6-6.1Фаза,°ОДРК=0.4↓ f, Гц A=10% A=8% A=6% A=4% A=2% A=1% A=0.6% A=0.2%0.5-4-4-3-3-3-4-4-81-11-10-9-7-5-6-7-112-25-24-22-19-13-10-11-164-48-48-47-41-34-24-20-246-58-59-59-58-50-40-33-328-66-66-66-66-61-53-45-4110-71-71-71-71-69-62-56-5012-75-75-75-75-74-69-64-5914-79-78-78-78-78-75-71-6716-81-81-81-81-81-80-77-7518-84-83-83-84-84-84-82-8220-86-85-85-86-87-88-87-8899Стоитотметить,чтонадиапазонамплитудвходныхсигналовсущественное влияние оказывает величина начального напряжения намехатронном модуле Uno или же связанная с ней величина начальногодавления питания клапана реверса (для приведенных результатов уровеньначального давления принимался равным 50 атм, что соответствует настройкебазовой схемы).

Оценка влияния начального давления на клапане реверса нахарактеристики привода будет приведена далее.Таблица 7.2Амплитуда, dBОДРК=0.6↓ f, Гц A=10% A=8% A=6% A=4% A=2% A=1% A=0.6% A=0.2%0.5-0.03-0.03 -0.02 -0.02 -0.03 -0.04-0.08-0.281-0.18-0.17 -0.14 -0.10 -0.07 -0.09-0.13-0.322-0.8-0.7-0.7-0.6-0.3-0.2-0.3-0.64-3.5-3.1-2.6-2.2-1.6-1.0-0.8-1.16-5.8-5.6-5.2-4.4-3.3-2.2-1.6-1.98-7.8-7.5-7.1-6.5-5.0-3.7-2.8-2.710-9.3-9.1-8.8-8.1-6.7-5.1-4.0-3.712-10.7-10.5 -10.2-9.5-8.1-6.4-5.2-4.714-11.9-11.7 -11.3 -10.7-9.3-7.6-6.3-5.816-13.0-12.8 -12.4 -11.8 -10.4-8.7-7.4-6.918-13.9-13.6 -13.3 -12.7 -11.3-9.7-8.4-8.020-14.8-14.6 -14.2 -13.6 -12.2 -10.6-9.3-9.1Фаза,°ОДРК=0.6↓ f, Гц A=10% A=8% A=6% A=4% A=2% A=1% A=0.6% A=0.2%0.5-5-4-4-4-4-5-6-111-11-11-10-8-7-8-10-152-25-24-23-20-15-14-15-234-48-48-47-42-35-29-27-346-58-58-58-58-51-43-39-458-66-65-65-65-62-55-51-5510-71-70-70-70-69-64-61-6412-75-74-74-74-74-71-68-7214-78-78-77-77-78-77-75-8016-81-80-80-80-81-82-81-8718-83-83-82-83-84-86-86-9320-85-85-84-85-87-90-90-997.1.2.

Оценка режимов работы привода с комбинированнымрегулированием скорости по его частотным характеристикамРулевойприводскомбинированнымрегулированиемскоростивыходного звена в зависимости от уровня сигнала рассогласования и настройки100блока управления работает в трех режимах: преимущественно дроссельныйрежим регулирования скорости, комбинированный режим регулированияскорости и преимущественно электромоторный режим. Методика определениярежимов работы привода, предложенная Хомутовым А.В.