Способ определения амплитудно-фазовых характеристик электрогидравлического цифрового привода Советский патент 1993 года по МПК F15B19/00 

Изобретение относится к гидроавтома- и может быть использовано, например, в Системах управления самолётом, ракетой, где применяются цифровые электрогидрав- лИческие приводы, в которых необходимо определить амплитудно-фазовые частотные характеристики (АФЧХ).

; Известен способ получения АФЧХ энергогидравлического привода, в том числе и .дфкретного (цифрового), путем подачи сиг- на|ла возбуждения, значение которого находится в пределах зоны линейности сфростной характеристики привода, а так- ж получение сигнала на выходе, соответствующего перемещению штока привода в функции времени, и вычисления АФЧХ при

разных частотах как отношения функции .выходного сигнала к сигналу возбуждения. Сигнал возбуждения формируют в виде импульса или последовательности импульсов минимальной возможной длительности, при которой величина сигнала наибольшего отклонения штока привода составляет 95- 100% от установившегося значения выходного сигнала.

Однако этот способ не обеспечивает получения достоверных значений АФЧХ, если уровень сигнала возбуждения выходит за пределы зоны линейности скоростной характеристики привода, крбме этого необходимо дополнительно обеспечивать минимально возможную длительность имVJ

Ю

ел ел

vj

пульса сигнала возбуждения, что не всегда представляется возможным.

Наиболее близким к изобретению по технической сути и достигаемым результатам является способ получения АФЧХ элек- трогидравличес-когс привода, содержащего шток, взаимодействующий с нагрузкой, включающий формирование на входе привода синусоидального сигнала возбуждения и регистрацию сигнала на выходе привода, соответствующего перемещению выходного звена, а затем определение частоты среза и АФЧХ при разных частотах как отношения первых гармоник сигнала на выходе и сигнала возбуждения.

Цель изобретения - повышение точности определения характеристик.

Указанная цель достигается тем, что в способе, включающем формирование на входе привода синусоидального сигнала возбуждения и регистрацию сигнала на.выходе привода, соответствующего перемещению выходного звена привода, синусоидальный сигнал, возбуждения формируют с фиксированной величиной такта квантования по времени в интервале частот, меньших дополнительно определенной гра- . ничной частоты, а при достижении последней формируют сигнал возбуждения прямоугольной формы с амплитудой, равной целой части амплитуды первой гармоники синусоидального сигнала

.ВОЗбуЖДеНИЯ. ;, : ::

Граничную частоту определяют, например, равной частоте среза.

На фиг.1 изображён график синусоидального сигнала возбуждения; на фиг.2 - график синусоидального сигнала возбуждения с частотой, большей,.чем частота сигнала по фиг.1; на фиг.З - график прямоугольного сигнала возбуждения; на фиг.4 - схема устройства для реализации способа; на фиг.5 - характеристики, полученные при реализации способа.

Устройство фиг.4 содержит цифровой вычислительный комплекс (ЦБК) 1, блок 2 усилителей,электрогидравлический привод 3, размещенный на основании А, а также имитатор 5 нагрузки, связанный пружиной 6 со штоком 7 привода 3, и датчик 8 положения имитатора 5.

Способ определения АФЧХ реализуется следующим образом.

Задается граничная частота frp использования синусоидального сигнала возбуждения с частотой f без искажения формы. Определение равенства граничной частоты frp и частоты среза fcp обуславливается фильтрующими свойствами привода 3 как объекта системы регулирования и определяется расчетным или экспериментальным путем, т.е. это частота, при которой доля высших гармоник в сигнале возбуждения становится существенно меньше доли первой гармоники. Другими словами, если после частоты frp продолжать подавать на вход цифрового привода не прямоугольные, а квантованные синусоидальные сигналы, то будет происходить искажение формы сигнала возбуждения, приводящее к фактическому снижению АФЧХ привода и получению неверного результата.

В общем случае частота frp, близкая, т.е. примерно равная fcp, расположена левее

значения резонансной частоты fpea, поэтому при использовании способа, известного из прототипа, невозможно достоверно определить АФЧХ в области резонанса.

Фиг.1-3 иллюстрируют зависимость формы сигнала возбуждения от соотношения между периодом Т синусоидального сигнала и постоянным Тактом квантования Т0. На фиг.1 соотношение (,025 с, ,5 с; Гц), на фиг.2

(,025 с, ,125 с, f-8 Гц), при этом если не соблюдается условие кратности между Т и То,- например, ,025 с, ,111 с, т.е. Гц, то сигнал возбуждения становится непериодическим. На фиг.З показан вид прямоугольного сигнала, подаваемого на вход электрогидравлического привода, начиная с частоты frp.

ЦБК 1 по введенной в него программе . формирует сигнал возбуждения в виде параллельного двоичного семиразрядного кода, каждый разряд которого представлен двухполярным напряжением 5 В, которые после усиления становятся равными 28 В и достаточными для управления разрядными

гидроусилителями электрогидравлическогс привода. Такт квантования Т0 сигнала возбуждения составляет 0,025 с, амплитуда синусоидального сигнала (АСин) постоянна и составляет 5 единиц младшего (ед.мл.) разряда, т.е. амплитуда Квантования , а частота сигнала возбуждения изменяется от 0,2 до 15 Гц. При этом в соответствии с инерционно-жесткостными свойствами нагрузки частоты Гц, Гц. До

частоты frp сигнал возбуждения подается в виде квантованной по времени синусоиды, а, начиная С частоты frp до 15 Гц, в виде прямоугольного периодического сигнала с

шагом изменения частоты 0,5 Гц. Амплитуда

5 прямоугольного сигнала (АПр) определяется по соотношению Anp entier (Ai)entier ( )entier( тг 5/4)4 ед.мл. разряда, где entier- обозначение целой частицы числа, AI - амплитуда первой гармоники сигнала возбуждения на входе электрогидравлического привода.

Происходит обработка сигнала возбуждения - перемещение штока 7 и имитатора 5 нагрузки, регистрируемое датчиком 8 положения, сигнал на выходе последнего поступает на вход ЦВК1. ЦБК по заложенной в нем программе осуществляет анализ первых гармоник сигналов возбуждения на выходе и расчет их соотношения. Полученные значения АФЧХ выводятся на печатающее устройство ЦВК1 в иде, показанном на фиг.5, - амплитудная А и фазовая р частотные характеристики цифрового электрогидравлического привода. Для сравнения показана АФЧХ, определенная по способу- прототипу.

Использование: в системах управления самолетом или ракетой, в которых применяются цифровые электрогидравлические приводы. Сущность изобретения: задается граничная частота frp использования синусоидального сигнала возбуждения с частотой f без искажения формы. Цифровой вычислительный комплекс формирует сигнал возбуждения в виде параллельного двоичного семиразрядного кода, каждый разряд которого представлен двухполяр- ным напряжением. Такт квантования Т0 сигнала возбуждения составляет 0,025 с, амплитуда синусоидального сигнала постоянна и составляет 5 единиц младшего разряда, т.е. амплитуда квантования , а частота сигнала возбуждения изменяется от 0,2 до 15 Гц. До частоты frp сигнал возбуждения подается в виде квантованной по времени синусоиды, а начиная с частоты frp до 15 Гц, - в виде прямоугольного периодического сигнала. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. ел С

Формула изобретения

Т

повышения точности определения характеристик синусоидальный сигнал возбуждения формируют с фиксированной величиной такта квантования по времени в интервале частот, меньших дополнительно определенной граничной частоты, а при достижении последней формируют сигнал возбуждения прямоугольной формы с амплитудой, равной целой части амплитуды первой гармоники синусоидального сигнала возбуждения.

Ы4

00

Hi

fQ

-Sol

X

N

8-0

Ю.О

se S