Электрогидравлический следящий привод Советский патент 1986 года по МПК F15B9/03 

Изобретение относится к 1 идроав- томатнке и может быть использовано в системах управления промышленных роботов и манипуляторов, и является дополнительным к оснопному авт.св. № I 195076.

Цель изобретения - повышение точности и устойчивости.

На чертеже изображена схема предлагаемого электрог идравлического следящего привода.

Привод содержит измеритель I рассогласования, блок 2 умножения, последовательно соединенные усилитель 3 и привод 4 регулирующего органа (не показан) насоса 5, связанного гидролиниями 6 и 7 с гидромотором 8 с редуктором, вал 9 которрго соединен с об ьектом 10 регулирования, датчиком момента (не показан), датчиком I1 положения и датчиком 12 скорости, последовательно соединенные датчик 13 перепада давления, первый сумматор 14 и блок 15 деления, а также второй сумматор 16 и интегратор 1 7 .

Датчик момента соединен с отрицательным входом сумматора 14, датчик 12 - с входом делителя блока 15, а датчик 11 - с отрицательным входом измерителя 1 рассогласования, рыход которого через апериоди еское звено 18 второго порядка соединен с одним из входов сумматора 16, а через последовательно соединенные первое и второе дифференцирующие звенья 1У и 20 с замедлением и один из входов блока 2-е другим входом сумматора 16. Выход сумматора 16 соединен с усилителем 3, а выход сумматора 14 через интегратор 17 - с входом делимого блока 15, выход которого соединен с вторым входом блока 2. При этом выход звена 19 через апериодическое звено 21 первого порядка соединен с одним из входов дополнительного блока 22 умножения, другой вход которого соединен с выходом блока 15 а выход - с положительным входом сумматора 16. Задающее устройство (не показано) соединено с входом измерителя I рассогласования. Вал 9 соединен с объектом 10 регулирования с помощью редуктора (н показан).

На чертеже приняты следующие обозначения: ot и с/- сигналы углового положения вала 9 с задающего устройства и с датчика П положения; cJсигнал скорости с датчика 12 скорости; М - момент на валу 9 гидромотора 10; Р - сигнал с датчика 13 перепада давления в гидролиниях 6 и 7; Р сигнал с датчика момента; () - величина рассог ласования (ощибка привода).

Электрогидравлический следящий привод работает следующим образом.

Сигнал О через усилитель 3 поступает на привод 4 регулирующего органа насоса 5, который, создавая поток рабочей жидкости в гидролиниях 6 и 7, воздействует на гидромотор 8, изменяющий положение объекта 10 регу- лирования, уменьшая рассогласование 1 между входными сигналами с/ и &/j измерителя 1 рассо ласования. При этом для устранения отрицательного влияния переменного момента инерции

объекта 10 регулирования на качественные показатели работы всего привода в целом служит корректирующее устройство, включающее апериодическое звено 18 второго порядка, первое и второе дифференцирующие звенья 19 и 20 с замедлением и апериодическое звено 21. Причем коэффициенты усиления последовательного соединения дифференцирующих звеньев 19 и 20, а

также апериодического звена 21 изменяются в зависимости от изменения момента инерции объекта 10 регулирования .

Передаточная функция электрогидравлического следящего привода в разомкнутом по положению состоянии может быть представлена в виде

(Ц W(P)W(P)Wp(P)W,rA (P)W,(P),

.(1)

где W(P) - передаточная функция привода; Wn(P), Vp(P) - соответственно передаточные функции усилителя 3, , регулирующего органа насоса 5;

Wj|(p) - передаточная функция корректирующего устройства; (р) - передаточная функция гидропередачи, состоящей из насоса 5 и гидромотора 8, которая представляется в виде

oC(t)

(2)

Wj - xa

.где j. - эквивалентный коэффициент утечек рабочей жидкости; f- угол поворота регулирующего органа насоса 5; ip - передаточное отношение

редуктора; К , W ,

А

рактерные объемы насоса 5 и гидромотора 8; ; f, 1 - коэффициенты пропорциональности; i)i - скорость врщения насоса 5; V - объем рабочей жидкости в гидролинии 6 агнетания (или 7) и полости нагнетания насоса 5; Т - общий момент инерции вращающихся частей гидромотора 8 и объекта 10 регулирования; Р - симво )еренцирования.

Параметры передаточный функции ) являются переменными, если переменным является момент инерции J . В результате значительно изменяются и днамические свойства электрогидравлического следящего привода при изменении 1 в широких пределах. В отдельных случаях возможна даже потеря устойчивости его работы.

Для сохранения неизменными динамических свойств электрогидравлического следящего привода необходимо стабилизировать все. параметры передаточной функции W(P). Для этого в цепь привода введено корректирующее устройство с передаточной функцией

WK(P)

IOOIV г 100L,3

щ к; w

;т,+1.

(3)

)

где Т( и Тз - некоторые неизменные постоянные времени, которые можно выбирать, исходя из требований к динамическим свойствам привода. Пара- метры передаточной функции W,(P) необходимо непрерывно подстраивать с учетом текущего значения момента инерции I.

Передаточная функция W(P) с уче- том выражений (1), (2) и (З) примет следующий вид:

W(P)W(P)W.(P)Wp(P)W«, (Р)

JC

, ))р .()

Из выражения (4) видно, что все параметры передаточной функции W(p) остаются постоянными, а значит постоянными будут сохраняться динамические свойства и качественные показатели всего электрогидравлическо

го следящего привода в целом, т.е. точность и устойчивость привода не будут зависеть от изменений момента инерции I.

Коррекция Wrt(P) осуществляется с помощЪю апериодического звена 18 второго порядка с передаточной функцией

1

(Р)

(Т,Р+1) (Т;Р+1 )

двух дифференцирующих звеньев 19 и 20, причем W(P) и W2(,(P) имеют вид

KIT

к Р w,,(P), W,,

(Р)

( )

V г

где КД, щ ,

а также апериодического звена 21 с передаточной функцией вида IOOL,

20

25

3,0

35

40

5

w,(r)

w| к

)

Цля настройки параметров коррекции WK(P) по текущему значению момента инерции I используются блоки 2 и 22 умножения, на вторые входы которьрс подается сигнал, пропорциональный величине текущего момента , инерции, привода I. В результате кор- рекцирующее устройство имеет передаточную функцию, точно соответствующую выражению (З).

Сигнал, пропорциональный величине I, который подается на вторые входы блоков 2 и 22, формируется следующим образом.

Угловая скорость на выходе редуктора гидромотора 8 определяется выражением

и; W9-M/i;b

I ipP

Сигнал датчика момента имеет вид ЮОМ

Р Wj-iT

а передаточная функция интегратора 17 - вид

w ( 4 lOOipp

(5)

В результате сигнал на выходе интегратора 17 определяется выражением (0,01 W P -M/ip) . Этот сигнал делится блоком I5 деления на сигнал датчика 12 скорости, определяемый выражением (5). На выходе блока 15 деления и, следовательно, на вторых входах блоков 2 н 22 появится сигнал, соответствующий величине текущего момента инерции привода 1,

512507406

Таким образом, в приводе обеспечи- его момента инерции. Использование вается инвариантность к переменно- предлагаемого изобретения в системах му Моменту инерции, что направлено управления промышленных роботов позвона повышение точности и устойчивости5 JIHT повысить точность, устойчивость привода в широком диапазоне изменения и эффективность их использования.