Диссертация (Улучшение динамических свойств и исследование рабочих процессов авиационного рулевого гидропривода с комбинированным регулированием скорости при увеличении внешней нагрузки), страница 17

При этом потребляемая приводоммощность растет, а с точки зрения динамических характеристик незначительноувеличивается (до 30%) полоса пропускания, и возрастает чувствительностьпривода до 50% (до 2.5 дБ и 25О для амплитуды входного сигнала Авх=0.01Аmax)в зоне малых амплитуд входных сигналов за счет усиления дроссельногоэффекта, вызванного повышением начального давления на клапане.Начальное давление на клапане реверса Po.

Хотя увеличение давления наклапане реверса обусловлено повышением минимальных оборотов валаэлектродвигателя, что соответствует изменению настройки Uno, перепаддавления на клапане реверса также зависит от величины утечек в насосе и назолотнике клапана. С точки зрения энергетических свойств привода, даннаямера в значительной степени повышает энергопотребление в нейтрали.На рисунке 7.25 показаны обобщенные диаграммы влияния параметровнастройки базового варианта ЭГРП-КРС (без коррекции по перепаду давленияна клапане реверса Pdkr) на его характеристики. Диаграммы наглядно130показывают зависимость выходных характеристик привода от настройкипараметров его блока управления.Стоит отметить, что диаграммы возможно интерпретировать совместно.К примеру, при увеличении начального давления на клапане реверса иуменьшении значения настройки ОДРК чувствительность привода возрастает,диапазон амплитуд, для которых будет наблюдаться улучшение характеристик,расширится, но при этом возрастает потребляемая приводом мощность.Рис.

7.25. Графическое представление влияния параметров настройкипривода на его выходные характеристикиДля варианта настройки привода с динамической коррекцией по перепадудавления на клапане реверса Pdkr, показанной на рисунке 7.26, ключевымипараметрами, влияющими на характеристики привода, являются табличнаяфункция Po=f(|Pd|), представленная на рисунке 7.19, и ограничения Uo,задаваемые в блоке интегратора. Данные параметры определяют диапазонвходных нагрузок, для которых необходимо улучшение динамических свойств131привода и степень их улучшения.

Точность и быстродействие подстройкиосуществляется коэффициентом Kosp. Функция подстройки естественнодеградирует по мере увеличения сигнала рассогласования за счет уменьшениясопротивления окон клапана реверса. Фильтры, установленные в схеме,определяют быстроту изменения требуемых нагрузок. В общем случае вкачестве фильтра выступает апериодическое звено, реализующее функциюфильтра низких частот (ФНЧ).Рис.

7.26. Схема коррекции по перепаду давления на клапане реверсаОценка влияния настройки привода с коррекцией по перепаду давления наклапане реверса является многопараметрической задачей. В проведенномисследовании влияние параметров корректирующего устройства оценивалосьпо частотным характеристикам и энергетическим показателям. Оценкаэнергетических свойств производилась при работе привода в режимеудержания нагрузки. В представленную оценку также легли результаты расчетапотребляемых мощностей ЭГРП-КРС имеющего меньшую мощность (приводИМД-21, представленный на выставке МАКС-2013, [1], см. рис.1.4) приотработке им типовых полетных режимов для руля высоты RRJ-100, указанныхв таблице 1.1.При оценке динамических свойств построено семейство частотныххарактеристик, соответствующих различным вариантам настройки блокакоррекции с целью определения степени влияния указанных параметров на132полосу пропускания, чувствительность привода и возможность расширениядиапазона амплитуд входных сигналов, для которых требуется повышениекачества отработки.На рисунке 7.27 представлено семейство кривых, характеризующихоценочную мощность, потребляемую электродвигателем (Nm), и мощность навыходенасоса(Np).Результатыполученыдлярежимаудержаниямедленноменяющейся противодействующей нагрузки.Рис.

7.27 Графики изменения потребляемой мощности для различныхзначений настроек приводаКривые "1.5Uo" и "0.5Uo" соответствуют мощностям при постоянномначальном (минимальном) напряжении на мехатронном модуле, равном 1.5Unoи 0.5Uno соответственно. Графики "var(Kd)" и "var(Kd)*"соответствуютнастройке привода с коррекцией по перепаду давления на клапане реверса.Табличная функция Po=f(|Pd|) для исследуемого привода представлена нарисунке 7.19. При этом для варианта "var(Kd)*" верхний предел в интегратореотсутствовал, а для варианта "var(Kd)" соответствовал величине 1.5Uno.Рассматриваемые графики получены для привода с идеализированнымклапаном реверса, имеющим симметричную регулировочную характеристику133золотника и равные по величине перекрытия, обеспечивающие симметричнуюперепадную характеристику.

Стоит отметить, что под Uno, аналогичнопредыдущимразделам,понимаетсявеличинадобавочногосигнала намехатронном модуле, при котором на клапане реверса достигается давление50 атм.Из графиков видно, что функция Po=f(|Pd|) ограничивает диапазон сил,для которых действует коррекция. После превышения нагрузкой величины,эквивалентной перепаду давления в 100 атм. (область 1 рис. 7.19), коррекцияначинает деградировать (I, область 2 рис. 7.19) и ослабевает при достиженииперепада давления на поршне равного 150 атм. (II, область 3 рис. 7.19).На рисунке 7.28 показаны графики потребляемых электродвигателеммощностей для трех вариантов настройки табличной функции Po=f(|Pd|),имеющей различный начальный перепад давления на клапане реверса.

Приэтом в настройках интегратора установлены ограничения 0.5Uno и 1.5Uno поверхнему и нижнему пределу соответственно. Тонкими линиями показаныграфики мощностей при неограниченном верхнем пределе интегратора.Рис. 7.28. Графики изменения потребляемой мощности для различныхначальных значений функции Po=f(|Pd|)134Аналогично на рисунках 7.29 и 7.30 показаны графики мощностей приразличных промежуточных точках табличной функции, и диапазоне нагрузокна приводе.Рис. 7.29. Потребляемая мощность для различных промежуточныхзначений функции Po=f(|Pd|)Рис.

7.30. Функция Po=f(|Pd|) и потребляемая приводом мощность приразличном диапазоне влияния коррекции135Как было сказано ранее, функция Po=f(|Pd|) устанавливает величинуперепада давления на клапане реверса, что улучшает динамические свойствапривода для требуемого диапазона рабочих нагрузок. Сводная оценка влияниятабличной функции и ограничений на блоке интегрирования показана втаблицах 7.9-7.12.Таблица 7.9Амплитуда входного сигнала Aвх=10%Амплитуда, dBIII↓ f, ГцFn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%0.5000000001-0.2-0.1-0.2-0.2-0.1-0.1-0.1-0.12-0.8-0.5-0.6-0.6-0.6-0.4-0.5-0.54-3.5-2.3-4.3-6.4-2.9-2.7-3.6-56-5.8-6.3-7.3-9.9-5-5.5-6.7-98-7.7-8.3-9.2-11.8-7-7.2-8.5-1110-9.3-9.8-10.7-13.3-8.6-8.6-10-12.412-10.7-11-11.9-14.7-10-9.8-11.3-13.514-11.9-12.2-13-15.8-11-11-12.5-14.716-12.9-13.3-14.2-16.8-12-12-13.5-15.718-13.9-14.2-14.9-17.6-13-13-14.5-16.520-14.7-15.1-15.9-18.5-14-13.9-15.3-17Фаза, гр.↓ f, ГцFn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%0.5-5-5-5-6-2-3-3-41-12-9-9-10-7-7-7-72-25-18-17-20-20-15-15-164-48-48-50-59-43-42-44-516-58-61-60-67-55-56-57-638-65-68-66-71-62-63-63-6810-70-73-70-75-68-68-68-7212-74-77-75-78-72-73-73-7614-78-80-78-81-76-77-77-7916-80-83-81-84-79-80-80-8118-83-85-84-86-81-83-83-8420-85-87-86-88-83-85-85-86136Таблица 7.10Амплитуда входного сигнала Aвх=1%Амплитуда, dB↓ f, ГцIIIFn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%0.5-0.1-0.1-0.1-0.100001-0.1-0.1-0.2-0.2000-0.12-0.3-0.4-0.5-0.6-0.1-0.1-0.1-0.24-1.1-1.4-1.7-1.9-0.3-0.4-0.6-0.96-2.4-2.5-2.9-3.4-0.8-0.9-1.3-1.78-3.8-3.7-4.2-4.8-1.5-1.7-2.1-2.710-5.3-4.9-5.4-6.7-2.4-2.6-3-3.812-6.6-6.2-6.8-9-3.4-3.5-4-5.214-7.8-7.5-8.4-11.3-4.4-4.4-5.1-6.416-9-8.8-10-13.6-5.3-5.4-6.2-818-10-10-12.5-15.7-6.2-6.3-7.3-9.220-10.8-11-13-17.8-7-7.1-8.2-10.2↓ f, ГцФаза, гр.Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%0.5-6-6-8-8-4-3-3-41-9-11-13-14-6-6-6-72-16-20-23-25-10-10-11-144-31-33-39-43-18-19-21-266-45-45-50-56-27-28-31-368-56-56-59-66-37-38-40-4510-65-65-68-80-46-46-49-5512-72-73-78-93-54-54-57-6414-78-80-87-102-61-61-65-7216-83-86-94-110-67-67-71-7918-87-91-99-117-72-72-76-8320-90-95-104-123-76-76-80-87При увеличении значения верхнего порога интегратора эффективностькоррекции по давлению при малых амплитудах входного сигнала возрастает.Это позволяет приводу повышать добавочный сигнал на мехатронный модуль вболее широком диапазоне.

Этот факт с одной стороны увеличивает диапазоннагрузок, для которых привод способен обеспечить требуемый перепаддавления на клапане, а с другой существенно увеличивает потребляемуюприводом мощность. Сводные данные для данной настройки приведены втаблице 7.11 и 7.12.137Таблица 7.11Уровень входного сигнала 10%Амплитуда, dBIIII↓ f, Гц0.512468101214161820Fn=0%0-0.2-0.8-3.5-5.8-7.7-9.3-10.7-11.9-12.9-13.9-14.7↓ f, Гц0.512468101214161820Fn=0%-5-12-25-48-58-65-70-74-78-80-83-85Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%0000000-0.1-0.2-0.20000-0.5-0.6-0.6-0.3-0.3-0.3-0.4-2.3-4.3-6.4-3-2.5-3.2-4.7-6.3-7.3-9.9-4.9-4.8-6.2-8.1-8.3-9.2-11.8-5.6-6.4-8-10-9.8-10.7-13.3-8.1-7.8-9.5-11.5-11-11.9-14.7-9.5-9-10.7-12.6-12.2-13-15.8-10.7-10.2-11.9-13.8-13.3-14.2-16.8-11.7-11.2-12.9-14.6-14.2-14.9-17.6-12.7-12.2-13.8-15.5-15.1-15.9-18.5-13.5-13.1-14.5-16.4Фаза, гр.Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%-5-5-6-3-2-2-3-9-9-10-5-5-5-5-18-17-20-17-13-12-15-48-50-59-42-39-40-46-61-60-67-53-52-54-59-68-66-71-60-59-61-65-73-70-75-66-65-67-69-77-75-78-71-70-71-73-80-78-81-75-74-75-76-83-81-84-78-78-78-79-85-84-86-80-81-81-82-87-86-88-82-83-84-85138Таблица 7.12↓ f, Гц0.512468101214161820Fn=0%0-0.2-0.8-3.5-5.8-7.7-9.3-10.7-11.9-12.9-13.9-14.7↓ f, Гц0.512468101214161820Fn=0%-5-12-25-48-58-65-70-74-78-80-83-85Уровень входного сигнала 1%Амплитуда, dBIIIIFn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%000000.00.0-0.1-0.2-0.2-0.100.00.0-0.5-0.6-0.6-0.2-0.1-0.1-0.1-2.3-4.3-6.4-0.4-0.2-0.1-0.4-6.3-7.3-9.9-0.9-0.6-0.6-1.2-8.3-9.2-11.8-1.7-1.3-1.2-1.9-9.8-10.7-13.3-2.5-1.9-1.8-2.6-11-11.9-14.7-3.3-2.6-2.6-3.5-12.2-13-15.8-4.1-3.2-3.4-4.4-13.3-14.2-16.8-4.9-3.9-4.2-5.2-14.2-14.9-17.6-5.7-4.5-4.9-6.0-15.1-15.9-18.5-6.5-5.2-5.7-6.8Фаза, гр.Fn=20% Fn=40% Fn=60% Fn=0% Fn=20% Fn=40% Fn=60%-5-5-6-5-3-3-4-9-9-10-8-6-5-6-18-17-20-13-11-10-12-48-50-59-23-20-19-24-61-60-67-33-29-27-32-68-66-71-41-36-34-38-73-70-75-48-43-41-45-77-75-78-55-48-47-51-80-78-81-60-54-53-57-83-81-84-65-58-59-63-85-84-86-70-63-64-67-87-86-88-74-67-68-71Анализируя полученные результаты можно сделать следующие выводы: Коррекция по перепаду давления на клапане реверса Pdkr являетсяэффективным инструментом, позволяющим улучшить динамическиехарактеристикиприводаскомбинированнымрегулированиемскорости выходного звена. Гибкостьнастроекблокакоррекциипозволяетулучшатьдинамические характеристики привода для различных диапазонов139нагрузок, требуемого диапазона частот и амплитуд входных сигналов,соответствующим различным режимам полета ЛА. За счет рационального выбора параметров, предложенный варианткоррекции позволяет улучшать динамические свойства привода присохранениивысокойэнергетическойэффективности,присущейприводам с комбинированным регулированием скорости. Предложенная коррекция по перепаду давления на клапане реверсадает полный набор инструментов, позволяющий улучшить частотныехарактеристики привода в области малых входных сигналов как приненагруженном выходном звене, так и при работе под нагрузкой.