Попов Д.Н. - Динамика и регулирование гидропневмосистем (1067565), страница 72
Текст из файла (страница 72)
14.7. При коррекции электрогидравлических следящих приводов применяют устройства, которые оказывают дополнительные воздействия на ЭГУ. Принципиальные и структурные схемы электрогидравлических усилителей с такими устройствами описаны в 2 14.7 и 14.8. 4 14.6. ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИИ ПРИВОД С ДРОССЕЛЬНЫМ РЕГУЛИРОВАНИЕМ Электрогидравлические следящие приводы с дроссельным регулированием могут различаться по типу исполнительного гидродвигателя, по числу ступеней усиления сигналов управления, по типу ЭГУ, по наличию или отсутствию корректирующих элементов и дополнительных обратных связей. Указанные различия электро- гидравлических приводов, однако, не препятствуют применению общей методики определения их структурных схем, состоящей в том, что прежде всего соединяются вместе структурные схемы ЭГУ и исполнительного гидродвигателя, а затем полученная таким образом 376 прямая цепь замыкается обратной связью по положению выходного звена гидродвигателя.
В тех случаях, когда для корректирования статических или динамических характеристик гидропривода вводятся дополнительные обратные связи, в структурной схеме появляются не только дополнительные замкнутые контуры, но могут измениться и значения параметров отдельных звеньев. Рассмотрим сначала структурную схему электрогидравлического привода без дополнительных обратных связей. При этом воспользуемся приведенной на рис.
14.13 принципиальной схемой достаточно распространенного электрогидравлического следящего привода. В таком приводе при подаче управляющего напряжения на вход усилителя 1 возникает ток в обмотке управления, якорь электро- механического преобразователя вместе с заслонкой 2 отклоняют- сЯ от нейтРального положениЯ о-1ьс) †-- змл и золотник 3 гидроусилителя под действием разности управляющих давлений смещается от ~ г-~ своего нейтрального положения, сообщая одну полость гидроци- 1 линдра 4 с магистралью высо.
кого давления, другую — со сливной магистралью. 1 ч 1 Поршень б под действием разности давлений в полостях гидроцилнндра перемещается до рис, 14,13, схема злектрогидрзвлвче- тех пор, пока управляющее на- свого привода с дроссельным регула. пряжение не будет скомпенсиро- ровзивсм без дополнительных обрат- вано напряжением, подводнмым вых связей к усилителю с выхода потенциометра б обратной связи. Вследствие этого ток в обмотке управления электромеханического преобразователя становится равным нулю, якорь, заслонка и золотник занимают свои нейтральные положения, а поршень гидроцилиндра приходит в новое установившееся положение.
Таким образом, изменяя управляющее напряжение на входе в усилитель, можно управлять регулирующим органом какого-либо объекта. Со стороны регулирующего органа на шток гидроцилиндра могут действовать инерционная нагрузка, позиционная нагрузка и трение. Прямую цепь структурной схемы электрогидравлнческого привода с дроссельным регулированием получим, соединив последовательно показанную на рис.
14.10 структурную схему электрогидравлического усилителя со структурной схемой нагруженного гидро- цилиндра. Передаточные функции для последней схемы определим с помощью уравнений (12.23) — (!2.26). Опустим в этих уравнениях символ Л, ограничиваясь отклонениями величин от значений, соответствующих равновесному среднему положению поршня гидро- 379 цилиндра. После преобразования по Лапласу при нулевых начальных условиях уравнения представим в виде Юз (з) Коххз (з) КорРц (з) (14.48) Рцр„(з) — с„у(з)+с„у (з) 0; (14.49) [тзц+й„з+ (с„+с„))у (з)=с„у(з); (14.50) Я, (з) = Разу (з) + ~~,', зР„(з).
(14.51) ц Принимая за входную величину х, (з), а за выходную ум (з), из системы уравнений (14.48) — (14,51) находим ц а о~ц Обычно с„4; с„, а члены гас„(2Е;Р, 'и Корй,р!Р', малы по сравнению с единицей. В этих случаях уравнение (14.52) приводится к виду Т,„з (Тцз'+ 2~„'Таз+ 1) у (з) = х, (з) — К„у„(з). (14.53) Постоянные времени Т„„и Тц в данном уравнении имеют такие же значения, как в уравнении (! 2.29), и могут быть вычислены соответственно по формулам (!2.30) и (12.31).
Коэффициент относительного демпфирования ьц' отличается от ьц, входящего в уравнение (12.29), тем, что в формуле (12.33) постоянная времени Трц заменяется постоянной времени раг ~тр 1 е Ггтр (14.54) Коэффициент К„вычисляется по формуле (12.35). Заметим, что уравнение (14.53) можно получить непосредственно иэ уравнения (12.29), положив в нем К„= 0 и К,агтй (з) = х, (з). Структурная схема нагруженного гидроцилиндра, построенная по уравнению (14.53), имеет замкнутый контур (рис. 14.14). Однако при реально возможных соотношениях параметров коэффициентК„ получается значительно меньше единицы, а в предположении иде«и ального золотникового рас- пределителя (Кор = 0) раРнс, 14.14.
Структурная схема нагруженного вен нулю. В связи с этим гндроцнлнндра в дальнейшем мы будем пренебрегать отрицательной обратной связью с коэффициентом передачи К„; тогда структурная схема нагруженного гидроцилиндра сводится к последовательному соединению интегрирующего и колебательного звеньев. 380 где К, „— коэффициент передачи потенциометра. Так как щетка потенциометра непосредственно закреплена на штоке гидроцилиндра, то ум = у. Каркас с обмоткой потенциометра Рнс. 14.1о. Структурная схема прямой цепи алектрогндравлн- ческого привода с дроссельным регулированием перемещается вместе с гидроцилиндром при смещении последнего из-за упругости опоры, поэтому у,е„— — у„, С учетом этих равенств соотношение (14.55) принимает вид и„= К„„(у — у„); после перехода к изображениям по Лапласу имеем и.
(з) =К..-1у(з)-у.(з)1. (14.56) При с„4; с„согласно уравнению (14.50) / лг атв (,с + + )ум( )' (14.57) Если пренебречь массой гидроцилиндра, то изображение смещения у„(а) можно определить соотношением у„(з) = — —," рн(з), (14.58) где сеп — жесткость опоры гидроцилиндра, Изображение перепада рн (з) давлений в полостях гидроцилиндра найдем из уравнений (14.49) и (14,50): лг /гт сн Р.
(з) = '( — з'+ — а+ —,) Ум (з). ~ла рп рп1 381 Подключив к этим звеньям контур электрогидравлического усилителя, получим структурную схему прямой цепи электрогидравлического привода с дроссельным регулированием (рис. 14.15). Для замыкания структурной схемы привода рассмотрим уравнения обратной связи. Датчиком обратной связи в данном следящем приводе является потенциометр, напряжение и на выходе которого при малых относительных перемещениях щетки у и обмотки у,а„ потенциометра можно принимать (14.55) Применяя эту зависимость, соотношение (14.58) приведем к виду ! т в Ьвр пп ! рп (з) = — ( — з'+ — з+ — ) р„(з).
(14.59) ьоп Поп Пап Подставив зависимости (14.57) и (14.59) в уравнение (14.56), получим и„(з) = Кп „. ~!и ( — + — ) з' + й, ( — + — ) з+ 1 + — "~ у (з). (14.60) Пренебрегая величиной с„lс,„, обычно малой по сравнению с единицей, уравнение (14.60) датчика обратной связи можно запи- сать в виде ! пс ус, нос (з) = Кп ос ( з + з+ 1) упь(з)> (14 61) ос пос( О ! 1 1 где — = — + — — податливость крепления гидроцилиндра. Пвр Поп Псв Напряжение и„с выхода потенциометра сравнивается на входе усилителя с управляющим напряжением и„.
Изображение выяв- ленной при этом ошибки по напряжению ив (з) = и,„(з) — и„(з). (14.62) Предполагая, что усилитель по сравнению с другими звеньями электрогидравлического привода можно считать пропорциональным звеном, запишем уравнение и (з)=К„ив(з), (14.
63) где К, — коэффициент усиления усилителя; иу (з) — изображение по Лапласу напряжения на выходе усилителя. В общем случае напряжение и и ток ! в обмотке управления электромеханического преобразователя связаны уравнением ряу ну= 1,у — „+ (у(К,+ус,„,), (14.64) в котором 1. — индуктивность обмотки управления; Яу — активное сопротивление обмотки управления; Я,п, — актнвйое сопротивление выходного канала усилителя.
Преобразовав уравнение (14.64) по Лапласу при нулевых начальных условиях, найдем передаточную функцию выходной цепи усилителя: !в ="'()=Т"" .! (14.65) где К!„= й +„— коэффициент передачи выходной цепи уси! ьЧу+ вьи Ьу лителя; Ту„р =, — постоянная времени выходной цепи !ьу+ выв усилителя. Уравнения (14.61) — (14.63) и передаточная функция (!4.66) позволяют замкнуть структурную схему электрогидравлического привода показанными на рис. 14.16 типовыми звеньями.
В обратную связь полученной замкнутой системы вошли пропорциональное звено и форсирующее звено второго порядка, а к рассмотренной выше прямой цепи электрогидравлического привода добавились пропор- Рнс. !4.ра. Структурная схема алнктрогндравлнческого следящего привода с дроссельным регулированием циональное и апериодическое звенья, описывающие усилитель и обмотку управления электромеханического преобразователя.
При дополнительных условиях структурную схему можно упростить. Наиболее существенно схема упрощается, когда постоянные времени Ту„„Т„и Т оказываются значительно меньше, чем постоянные времени Т,„и Ти, и когда значения с„настолько велики, что можно исключить в обратной связи форсирующее звено второго порядка и принимать у = у. В этом случае структурная схема приводится к схеме, показанной на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
