Устройство для диагностики технического состояния гидропривода Советский патент 1988 года по МПК F15B19/00 

3

О5

Изобретение м.б. использовано для диагностики гидроприводов объемного регулирования. Цель изобретения - повышение точности путем контроля времени задержки начала переходного процесса. Выходы генератора 2 затухающих ф-ций соединены с входами блоков 12,13,14,15 умножения, другие входы к-рых соединены с датчиком 1 давления, а выходы через интеграторы 20, 21,22,23 - с информационными входами блоков 28,29,30,31 выборки-хранения. Выходы блоков 28... 31 соединены с блоком 37 индшсации и вычислителем 38, а к их стробирую- щим.входам подключен анализатор 36, связанный с выходом генератором 2. В устройстве осуществляется определе ; ние диагностируемых параметров по колебательному и по апериодическому переходному процессам изменения давления при начальном его изменении в любую сторону, а также определение дополнительного параметра - эквивалентной задержки, вносимой механизмом задания тестового воздействия. 1 ил. (Л

NJ

f14

Изобретение относится к области экспериментального исследования гидроприводов, может быть использовано для контроля и диагностики гидроприводов объемного регулирования и является усовершенствованием устройства по авт.св. № 1288388„

Целью изобретения является повышение точности за счет контроля време ни задержки начала.переходного процесса.

На чертеже изображена схема устройства для диагностики технического состояния гидропривода.

Устройство содержит датчик 1 давления, генератор 2 затухающих функ- ций с входом 3 запуска и выходами 4-7, соединенными с входами 8-11 блоков 12-15 умножения, входы 16-19 которых соединены с датчиком 1, а выходы через интеграторы 20-23 - с информагщонными входами 24 - 27 блоков 28-31 выборки-хранения, к стро- брфугощим входам 32-35 которых подклю чен анализатор 36, связанный с выход 7 генератора 2, Выходы блоков 28-31 соединены с блоком 37 индикации и вычислителем 38.

Диагностируем ш гидропривод имеет механизм задания, насос и гидромотор (не показаны).

Устройство работает следующим образом. . Сигнал начала скачкообразного воз

действия на гидропривод поступает на вход 3 запуска генератора 2 затухающих функций. На выходах 4-7 генератора 2 затухающих функций появляются сигналы затухающих функций Ц (.t} (,,1s2s 3), которые поступают на входы соответствующих блоков 12-15 умноже- :НИЯ..-С датчика 1 давления на входы ;16-19 блоков 12-15 умножения посту- |пает сигнал задержанного переходного Процесса давления p(t- ut;). На вы- кодах блоков 12-15 умножения формируются сигналы произведений Ч (t)p(t- fct) (,1,2,3), поступаю- щие на входы предварительно обнуленных интеграторов 20-23, Сигнал на выходе к-го интегратора через время t с момента начала действия затухающих функций (или с момента начала скачкообразного сигнала воздействия на гидропривод) равен

jq j:t)P(t-дГ) dt.

Анализатор 36 по истечении интервала времени Т, определяемого временем затухания функции {(t), формирует сигнал, который поступает на стробирующие входы 32-35 блоков 28-31 выборки-хранения. При этом на блоке 37 индикации отображаются сигналы вычисленных моментов т. та, т, и m

о

Э

т,

t . |tp/t)P(t- u )dt.

Гидропривод объемного реп лирова- ния описывается следующшчи соотношениями:

0 5

5

5

0

5

0

0

.«

W,

где W (S), W; (S)

P(S) M/S)

u(s)

)

wr; (s)

KI

(2)

передаточные функции гидропривода по на-- хружающе и управляющему воз- действиям изображение по Лапласу функции P(t) - давления в гидроприводе;

-изображение по

Лапласу функции )-мо мента нагружающего воздействия на валу гидромотора;

изображение по Лапласу фунции U(t) - параметра регулирования гвдропередачи; передаточная функция гидропривода по моменту нагружения; передаточная функция гидропривода по параметру регулирования, определена для регулируемых объемных гидропередач;статические коэ- фтдаенты передачи по моменту

14011674

нагрузки и скоро-Лаггера 1ц (t). В этом случае моменсти изменения па-ты т совпадают с коэффициентами

раметра регулиро-разложения R,переходного процесса

вания;P(t) в ряд по фунциям Лаггера,

коэффициенты ха-Наличие задержки гфи инициировании

рактеристическо-переходного процесса давления матемаго полинома, за-тически может быть описано введением

висящие от конст-в передаточные функции звена исторуктивных кон- 10го запаздьшания W. (S)

стант гидропри-С учетом запаздывания передаточная

вода, диагности-функция гидропривода принимает вид

- u lTS

К1

1 + , S+ fjS

руемых показате- лей техническо-W (S) (7)

го состояния и 15

характеристик или

объекта нагруже- W (S) (1+ сГ, S+ Т.8) К1 ,(8)

жения.„ Л.Л.

,, После твоектрятного дифференциСоотношения, связывающие t, и б„ „ .,

рования по переменной S и подстановхарактеристического полинома переда- 20 . -/ /ONKHe i S система алгебраических точных функции (1) и (2) с диагностиуравнении относительно величины

руемыми параметрами имеют видХ

ДсГ, и 2 ВД

г, -2--;(3)w (oi) d + oie,) + w() (сг, +

г - 2oL) (oiXl+c , );

iw

где W - конструктивная постояннаяW () ( И:) + 2W (oi) CiT, +

объемного гидродвигателя, на-: . .- -. . Гтт / n/i л.

-b2c« -t,;+/C2W (. -AclW (.oi.; (1 +

пример характерный объем

аксиально-поршневого гвдро-+ л о, +.2) + W (oi)( Zoi/o i) ; (9)

I - пр ед1нньЕЙ к валу гвдромото- (1 + , +.)3W (об) (Г, -ь

, ра момент инерции объекта+ 2oi4:)+6 cj W (oi-) - u. c w (oL)(1 +

нагружения;г / /

С - коэффициент утечек гидропри-35 +, - ) + 2W Ы) (€,) +

вода;+ 2 c2W(oi) .

0 - коэффициент жесткости (упругости) гидропривода.где об - параметр функций Лаггера.

Исключение из уравнений (9) переВеличины С и 9 являются диагности- 40 манных Т, и .даст кубическое урав- руемыми параметрами, т.е. позволяют нение относительно Переменной дТ: судить о техническом состоянии гидро привода. Величины I и являются (и ) W (ci)+3(u)2 W (ui)w (oO+3(u c:)W(oi)J априорно известными. Из (3) и (4) (W Ы) - W (oi,)W (ot) +6W ( .следуют соотношения для определения 45 xfCw (ot-V -WCoi.) W (et) + W(cxL) диагностируемых показателей С и б : «W (ci,) 0.

W . .

С - (, ; (5)Учитывая соотношения между величина ми W(ot),W («i), W (ot) W (ot), КОЭФ- e -Tj . (6) 50 фициентами разложения y весовой функции системы в ряд Лаггера Поскольку величины W и I априорно известны, то определение диагно- W (об) --г;.-;Уо

стируемых параметров С и б сводится , / ч 1 / . г ш

к определению коэффициентов с, и 55 2oi-J2 О .

tTj характеристического полинома пере- л / 1/ t

даточных функций (1) или (2). () - Чо ,+ 2- ;

В качестве затухающих функций п, , . 3 . .

целесообразно использовать функции4ei -Т2ы7 0° О fz Съ

5t4011676

a также соотношении меяоду коэффициен- 1гz

тами разложения Г весовой функции4э о г°/ / Г - PoJ

системы и коэффициентами разложения1 ч 2

fw Р (., весовой функции последовательно соединенных интегр1фующих звена и системы,

Pj-;,), или

УО oi. РО ,

у,(2 Po + fi,),

J,oi(2f3,+ 2/3,,

гГ, (2/3,+2/.+2/,/5,). J (12)

Уравнение (10) преобретает вид:

5 /Р

-6р „р,-3р,р,/3г+ 3/,(14)

0 +(u

Если дискриминант D уравнения (13 10 положителен, то корень уравнения находится из соотношения

- -(|1Л-. .14Г

(15)

15

2fi.

если D О, то ,

если D О, то ,

А,хЧА х +А, X + А,, О, (13)X - 2ЖГтах(соз Cf ), ,

с; + 2ff Ч . ..-- , eos -5) ,

, 4р:-,

2 6 Ь:(р-„ + р.);

А, ,, +р . - „ +2/i«);

А 3(4/ :+4|3,,

cos

. -Э/2 .

где tf - arccos ( ).

С учетом известного положитель го корня уравнения (13), полученн го с помощью формул (14) - (16),

25

С учетом известного положительного корня уравнения (13), полученного с помощью формул (14) - (16), и

- Зр,/з:-2р„р,+р,А);

X oiAt ,

Решение кубического уравнения (13) соотношений (11) и (12), выражения

может быть представлено в явном видедля параметров , , Г, и и передаС помощью формул Кардано. Для этоготочной функции (7) получают из уравНервоначально вычисляются следующиенения (8) и первых двух уравнений

вспомогательные величины А , fu и D:системы (.9)

2

Nft-3| o -f5V3fiofi,-2/i X ( +/i,+/3ox)

5Г (ГрГ-р оТ г + ТзТхТз Г+Т Г ТСхТ

2 pt + fi +2 , - /3, р, -2/3,х( р„ + /3. + /5, х)

i ,7Г+27зТх()

А

X

оГ

Полученные соотношения устанав- Диагностируемые показатели технил ивают связь между интегральными ха ческого состояния С и б определяютр:ак те рис тиками Г з задер-ся на основе полученных выражений

ж:анного переходного процесса давления(17) для с, и Г с учетом соотношеи параметрами передаточной функции (7). ний (5) и (6) в виде

С

г 2 Рор.-Зро-/ -3/Зор.-2/3,х(2/3„ +/3, +Рох) „.. . ...

2 р: -н / +2р„./9. - /Jo г +2 , X (/3,+ /5, + /3„ х)

8po+/3 +4/io/i,-/io/3,+2/3ox(3/3o+/3. )

WJ l

- параметр функции Лагерра:

-

cos

Ч +2 Г

.fjF -Р, 55

7У + 0;

--/--- - 2л|777 max(cos(p), ,

при D - О

Щ

fw Р (., /Р

-6р „р,-3р,р,/3г+ 3/,(14)

0 +(u

Если дискриминант D уравнения (13) положителен, то корень уравнения находится из соотношения

- -(|1Л-. .14Г ,

(15)

2fi.

если D О, то ,

X - 2ЖГтах(соз Cf ), ,

с; + 2ff Ч . ..-- , eos -5) ,

cos

(16)

. -Э/2 .

где tf - arccos ( ).

С учетом известного положительного корня уравнения (13), полученного с помощью формул (14) - (16), и

соотношений (11) и (12), выражения

(17)

(18)

. (19)

Ч +2 Г

cos

tp + 41Г

).

при D - О;

Щ 2ро/, 2,/,-ьЗ/5);

f

8|ь;

-(7pi +3p.fj

/. - 6fi,fJo-3,p,p,4-3p,p;);

tf

arccos

(fU/ll/

-3/a

Моделирование процедуры диагностики технического состояния гидропривода показывает, что колебательному переходному процессу давления соответствует случай положительного дискриминанта (при D О наличие одного вещественного и двух комплексно сопряженных корней), а апериодическому - отрицательного (при D О наличие трех вещественных корней). В последнем случае, согласно формуле (16) выбирается наименьший положительный корень.

Если известны параметры режима гидропривода, то может быть опредеен и его объемный КПД , :

С &Р

0

где W.

1 WH . и п

характерный объем гидронасоса (априорно известная конструктивная постоянная); &Р, и,п - соответственно перепад давления в гидролиниях, параметр регулирования и скорость вращения вала гидронасоса диагностируемого объемного гидропривода - задаваемые (расчетные) параметры регламентированного статического режима работы гидропривода, для которого оценивается объемный КПД. Диагностируемые показатели С,9 огут вычисляться на основе моментов ереходного процесса с помощью раз- ичных систем затухакяцих функций. качестве таковых могут быть выбраы, например, следующие системы функий:

1-0

1 t

c.-t .

-ы.1

при ,1,2,3,

В этом случае моменты т, переходных процессов определяются из соотношения

10

пи

jP(t) C| (t)dt« j P(t)(p(t)dt

оо

Таким образом в устройстве осуществляются определения диагностируемых параметров гидропривода как по колебательному, так и по апериодическому переходному процессу изменения

0

па- одну

мых параметров гидропривода при чальном изменении давления как в

0 так и в другую сторону, а также определение дополнительного диагностируемого параметра эквивалентной задержки uf , вносимой механизмом задания тестового воздействия, что

5 позволяет оценить качество (в частности быстродействие)механизма управ- .ления гидропривода.

Формула изобретения

0

Устройство для диагностики технического состояния гидропривода по авт. св. № 1288388, отличающееся тем, что, с целью повыщения точности за счет контроля времени задержки начала переходного процесса, оно снабжено четвертым блоком умножения, четвертым интегратором и четвертым блоком выборки-хранения, а генератор затухающих функций снабжен четвертым выходом, Соединенным с одним входом четвертого блока умножения, другой вход которого соединен с датчиком давления, а выход через

5 четвертый интегратор - с информационным входом четвертого блока выборки- хранения, стробирующий вход которого соединен с анализатором, а выход - с блоком индикации .

5