Диссертация (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 14

[30] давалапредставление о способе регулирования скорости привода с точки зренияэнергетических свойств, исходя из потерь давления на клапане реверса. Однакоданный способ не позволял получить качественную оценку областейрегулирования скорости выходного звена без дополнительных измененийконструкции привода, необходимых для подключения датчиков перепададавления, и трудоемкого эксперимента.В данном разделе автор попытался установить закономерность изменениярежимов преимущественного регулирования скорости привода, исходя из егочастотных характеристик. В первую очередь это позволит без дополнительныхтехническихмодификацийисследуемыхобразцовикаких-либодополнительные данных получать сведения о режимах работы привода, а крометого позволит дать оценку качественного влияния параметров настройки блокауправления на частотные характеристики.

Это означает, что предложенныйметод позволит определить области, где возможно улучшение частотныххарактеристик привода за счет изменения параметров настройки блокауправления, таких как значение ОДРК, Uno и Ро, а также степень влиянияуказанных параметров на характеристики. Фактически, в областях, гдерегулирование скорости носит преимущественно электромоторный характер,изменение настройки ОДРК окажет малое влияние на динамическиехарактеристики, в то же время в областях с преимущественно дроссельнымрегулированием такая настройка может дать существенное улучшениехарактеристик.Для оценки режимов регулирования скорости, автором было введенопонятие качества динамического процесса привода.

Под данным понятиемпонимается соотношение:101Ddin w[ рад / с]2   f360  f [ Гц]  1  o,  [ рад] [ ]   / 180[ o ]с Где w - частота гармонического сигнала вида A  sin(wt ) ,(7.2)- фазовоезапаздывание привода при отработке гармонического сигнала.Графическая интерпретация соотношения представлена на рис. 7.5.Рис. 7.5. Оценки режимов преимущественного регулирования скоростиНа рис.

7.6 представлен график качества динамического процесса длядроссельного привода, питающегося от пониженного давления в 50 атм. ирегулируемого только клапаном реверса.Рис. 7.6 Качество динамического процесса для дроссельного привода сдавлением питания 50 атм.102Для исследуемого привода была преобразована известная фазоваячастотная характеристика, полученная для различных значений ОДРК. Графикикачества динамического процесса представлены на рис.

7.6.Рис. 7.7. Качество динамического процесса ЭГРП-КРС при настройкеОДРК=0.2, 0.4, 0.6 и 0.8Настройка относительного диапазона регулирования клапана реверсаОДРК характеризует области работы привода в преимущественно дроссельномрежиме. Исходя из полученных результатов, некоторые из которых отраженныхна рисунке 7.7, можно сделать следующие выводы:103 Настройка ОДРК не определяет ширину диапазона входныхамплитуд,длякоторыхвозможноулучшитьчастотныехарактеристики привода. Диапазон амплитуд входных сигналов, для которого наблюдаетсяэффект улучшения динамических характеристик путем измененияОДРК, составляет от 0.2 до 6%. Эффективность настройки ОДРК падает с величины равной 0.7.Для привода с комбинированным регулированием скорости на графиках,отражающих качество динамического процесса, можно выделить три области:преимущественно дроссельного регулирования скорости, преимущественноэлектромоторного регулирования и область комбинированного регулированияскорости выходного звена (см.

рис. 7.8).Рис. 7.8. Области регулирования скорости выходного звенаОбласть"1"соответствуетпреимущественнодроссельномурегулированию скорости, область "2" - преимущественно электромоторномурегулированию скорости выходного звена, область "3" - комбинированномурегулированию скорости. Граница между областями 2 и 3 показана условно.Полученные графики легко соотносятся с графиками частотных характеристик104привода и позволяют выделять области, для которых возможно качественноеулучшение частотных характеристик привода за счет рационального выборапараметров настройки блока управления.7.1.3.

Оценка динамических свойств привода с комбинированнымрегулированием скорости при работе под нагрузкойПри испытаниях прототипа привода с комбинированным регулированиемскорости выходного звена проводимых в ЦАГИ, [38] была выявлена деградациячастотных характеристик привода под нагрузкой. АФЧХ такого приводаприведены на рисунке 7.9. Из рисунка видно, что с увеличением нагрузки наштоке привода происходит ухудшение его амплитудных и фазочастотныххарактеристик.Рис.7.9.Частотныехарактеристикикомбинированным регулированием скоростипрототипаприводас105При математическом моделировании привода, рассматриваемого впредлагаемой работе, оценка динамических свойств производилась для трехразличных уровней величины нагрузки, соответствующих 20%, 40% и 60% отмаксимального усилия, развиваемого приводом (Fmax).

Стоит отметить, чтовеличины до 40% от Fmax соответствуют реальным балансировочнымнагрузкам рулевых приводов пассажирских и транспортных ЛА.На рисунке 7.10 приведены частотные характеристики ЭГРП-КРС безвоздействия нагрузки, снятые для различных амплитуд входного сигнала, а нарисунке 7.11 показаны фазовые и амплитудные характеристики привода,снятые при нагрузке 20% от Fmax.Рис.7.10.ЛАФЧХэлектрогидавлическогорулевогоприводаскомбинированным регулированием скорости для амплитуд входного сигналаравных 10,5,3,1 и 0.2% от Amax, полученные для случая Fn=0106Рис. 7.11. ЛАФЧХ ЭГРП-КРС для амплитуд входного сигнала,соответствующих 10,5,3,1 и 0.2% от Amax для случая Fn=0.2Fn(max)Стоит отметить, что все представленные частотные характеристики(здесь и в дальнейшем при исследовании влияния нагрузки) снимались длянастройки привода ОДРК=0.7.

Из графиков видно, что уже при 20% нагрузкиотработка малых входных сигналов существенно ухудшается.На графиках хорошо видна отличительная особенность гидроприводов скомбинированнымрегулированиемскорости:взонемалыхсигналовнаблюдается улучшение динамических свойств привода. Это объясняется тем,что в области малых сигналов ЭГРП-КРС работает в преимущественнодроссельномрежиме,т.е.управлениескоростьювыходногозвена107осуществляется путем дросселирования жидкости через окна клапана реверса.По мере увеличения входного сигнала и открытия окон клапана, эффективностьдроссельного регулирования падает, плавно переходя к более экономичномуэлектромоторному регулированию скорости выходного звена.Проведенное исследование показало, что деградация характеристикпривода усиливается с увеличением нагружения.

Эффект деградация частотныххарактеристикбазовойсхемы(сизвестнымалгоритмомсинхронногоуправления) исследуемого привода в области малых амплитудах управляющегосигнала объясняется сокращением области работы привода в режимепреимущественно дроссельного регулирования скорости. При нагружениивозникает перепад давления в полостях гидроцилиндра и, следовательно,уменьшаетсясравнительнонебольшойперепаддавлениянаокнахзолотникового клапана реверса (50 атм. для базовой схемы), которыйобеспечивает преимущественно дроссельное регулирование скорости.

Этазависимость усиливается тем обстоятельством, что при нагружении приводаеговыходноезвенонесколькопроседаетивозникающийсигналрассогласования следящего привода приоткрывает окна клапана реверса,увеличивая их гидравлическую проводимость.Сводные данные по амплитудным и фазовым характеристикам дляразличных величин нагрузки приведены в таблице 7.3 и таблице 7.4.Таблица 7.3Амплитуда, dB↓ f, Гц0.512468101214161820Aвх=10%Aвх=5%Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%00000000-0.2-0.1-0.2-0.2-0.1-0.1-0.1-0.2-0.8-0.5-0.6-0.6-0.7-0.5-0.5-0.6-3.5-2.3-4.3-6.4-2.4-1.5-1.7-2.7-5.8-6.3-7.3-9.9-5-4.2-4.9-7.2-7.7-8.3-9.2-11.8-6.9-6.7-7.4-10.2-9.3-9.8-10.7-13.3-8.5-8.6-9.3-12.2-10.7-11-11.9-14.7-10-10.1-10.7-13.7-11.9-12.2-13-15.8-11.1-11.4-11.9-15-12.9-13.3-14.2-16.8-12.2-12.5-13-16-13.9-14.2-14.9-17.6-13-13.5-13.8-17-14.7-15.1-15.9-18.5-13.9-14.4-14.7-17.8108↓ f, Гц0.512468101214161820Фаза, гр.Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%-5-5-5-6-4-5-6-6-12-9-9-10-9-9-10-11-25-18-17-20-23-18-18-19-48-48-50-59-45-34-35-44-58-61-60-67-58-57-58-67-65-68-66-71-65-68-67-76-70-73-70-75-70-74-72-80-74-77-75-78-74-78-76-83-78-80-78-81-77-82-80-86-80-83-81-84-80-85-83-88-83-85-84-86-82-87-85-91-85-87-86-88-85-90-88-93Таблица 7.4↓ f, Гц0.512468101214161820↓ f, Гц0.512468101214161820Амплитуда, dBAвх=1%Aвх=0.2%Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%00000000-0.2-0.1-0.2-0.2-0.1-0.1-0.1-0.2-0.8-0.5-0.6-0.6-0.7-0.5-0.5-0.6-3.5-2.3-4.3-6.4-2.4-1.5-1.7-2.7-5.8-6.3-7.3-9.9-5-4.2-4.9-7.2-7.7-8.3-9.2-11.8-6.9-6.7-7.4-10.2-9.3-9.8-10.7-13.3-8.5-8.6-9.3-12.2-10.7-11-11.9-14.7-10-10.1-10.7-13.7-11.9-12.2-13-15.8-11.1-11.4-11.9-15-12.9-13.3-14.2-16.8-12.2-12.5-13-16-13.9-14.2-14.9-17.6-13-13.5-13.8-17-14.7-15.1-15.9-18.5-13.9-14.4-14.7-17.8Фаза, гр.Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%-5-5-5-6-4-5-6-6-12-9-9-10-9-9-10-11-25-18-17-20-23-18-18-19-48-48-50-59-45-34-35-44-58-61-60-67-58-57-58-67-65-68-66-71-65-68-67-76-70-73-70-75-70-74-72-80-74-77-75-78-74-78-76-83-78-80-78-81-77-82-80-86-80-83-81-84-80-85-83-88-83-85-84-86-82-87-85-91-85-87-86-88-85-90-88-93109Обобщенные данные по степени деградации характеристик исследуемогопривода под действием нагрузки приведены в таблице 7.5 и 7.6 и на рисунках7.12 и 7.13.Таблица 7.5↓ f, Гц0.512468101214161820Деградация АЧХ при Fn=0.4Fn(max)Aвх=10%Aвх=5%Aвх=1%Aвх=0.2%ΔL, dB ΔL, % ΔL, dB ΔL, % ΔL, dB ΔL, % ΔL, dB ΔL, %0.00.10.2-0.8-1.5-1.5-1.4-1.2-1.1-1.3-1.0-1.20-25-252326191511910780.00.00.20.70.1-0.5-0.8-0.7-0.8-0.8-0.8-0.800-23-29-279777660.00.0-0.2-0.6-0.5-0.4-0.1-0.2-0.6-1.0-2.5-2.200675521112381125200.0-0.1-0.2-0.8-1.9-3.0-4.0-5.0-6.0-7.3-8.1-9.105025507686858585888584Таблица 7.6↓ f, Гц0.512468101214161820Деградация ФЧХ при Fn=0.4Fn(max)Ain=10%Ain=5%Ain=1%Ain=0.2%Δφ, ° Δφ, % Δφ, ° Δφ, %-0.36-1.7432.4-20-0.667.7-315.0-22-2.0410.0-22-2.030.00-1.02-2.030.00-2.03-1.01-2.030.00-3.04-1.01-3.04-1.01-3.04-1.01-3.04Δφ, ° Δφ, %-1.525-3.538-7.044-8.026-5.011-3.05-3.05-6.08-9.012-11.013-12.014-14.016Δφ, ° Δφ, %-3.124-4.023-7.027-14.036-20.040-24.040-25.036-27.035-28.033-29.032-31.032-33.032Полученные результаты показывают, что возникающий вследствиенагружения привода сигнал рассогласования в базовой схеме ЭГРП-КРСнедостаточен для восстановления баланса расходов на входе в клапан.

Врезультате давление питания клапана реверса падает, что дополнительносокращает возможность дроссельного регулирования скорости в приводе.110Анализируя полученные данные можно констатировать, что принагружениибазовойсхемыэлектрогидравлическогоприводаскомбинированным регулированием скорости указанные процессы приводят крезкому сокращению области преимущественно дроссельного регулированияскорости и соответствующему ухудшению динамических характеристик в зонемалых амплитуд входных сигналов.100806010%%405%201%00.2%-20-40051015Частота, Гц20Рис. 7.12 Деградация АЧХ при работе привода под нагрузкойFn=0.4Fn(max)5040%302010%105%01%-10 051015200.20%-20-30-40Частота, ГцРис.