RU2311568C2 - Electro-hydraulic control system - Google Patents
Electro-hydraulic control system Download PDFInfo
- Publication number
- RU2311568C2 RU2311568C2 RU2006100429/06A RU2006100429A RU2311568C2 RU 2311568 C2 RU2311568 C2 RU 2311568C2 RU 2006100429/06 A RU2006100429/06 A RU 2006100429/06A RU 2006100429 A RU2006100429 A RU 2006100429A RU 2311568 C2 RU2311568 C2 RU 2311568C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- adder
- output
- control mechanism
- egsu
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Feedback Control In General (AREA)
- Servomotors (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к устройствам автоматического управления, а именно к электрогидравлическим системам управления движением выходных элементов гидродвигателей в зависимости от параметров входного управляющего сигнала.The invention relates to automatic control devices, namely, electro-hydraulic control systems for the movement of the output elements of hydraulic motors depending on the parameters of the input control signal.
Известны электрогидравлические системы управления (ЭГСУ), построенные на базе сумматора, электронного усилителя, электромеханического преобразователя, источника гидравлической энергии, гидроусилителя, выходные гидролинии которого соединены с исполнительным гидродвигателем - гидроцилиндром или гидромотором, выход которого через датчик обратной связи соединен с входом сумматора, которые в зависимости от характеристик элементов работают в линейном режиме (см. Гамынин Н.С., Жданов Ю.К., Климашин А.Л. Динамика быстродействующего гидравлического привода. - М.: "Машиностроение", 1979. - 7 с. [1]) или в режиме широтно-импульсной модуляции (см. Денисов Л.А., Нагорный B.C. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. - М.: "Высшая школа", 1978 - 195 с. [2]), где в ЭГСУ формируются мультивибратором вынужденные колебания. Частота колебаний и глубина модуляции - амплитуда колебаний входных и выходных сигналов звеньев жестко фиксируются параметрами модулятора - мультивибратора. Выбор оптимальных параметров колебаний, с целью линеаризации нелинейпостей и повышения быстродействия ЭГСУ ограничен конструктивными параметрами линеаризуемых звеньев - электромеханического преобразователя, гидроусилителя, исполнительного гидродвигателя (см. Гидравлический следящий привод. / Гамынин Н.С., Каменир Я.А., Коробочкин Б.Л. и др. - М.: "Машиностроение", 1968. - С.480-494 [3]). Недостатком таких систем является относительно невысокое их быстродействие.Electrohydraulic control systems (EGSU) are known, built on the basis of an adder, an electronic amplifier, an electromechanical converter, a source of hydraulic energy, a hydraulic booster, the output hydraulic lines of which are connected to an executive hydraulic motor - a hydraulic cylinder or a hydraulic motor, the output of which is connected through the feedback sensor to the input of the adder, which depending on the characteristics of the elements, they operate in a linear mode (see Gamynin N.S., Zhdanov Yu.K., Klimashin A.L. Dynamics of high-speed hydraulic control drive drive. - M .: "Mechanical Engineering", 1979. - 7 pp. [1]) or in the mode of pulse-width modulation (see Denisov LA, Nagorny BC Pneumatic and hydraulic automation devices. - M .: " Higher School ", 1978 - 195 p. [2]), where forced vibrations are formed in the EGSU with a multivibrator. Oscillation frequency and modulation depth - the amplitude of the oscillations of the input and output signals of the links are rigidly fixed by the parameters of the modulator - multivibrator. The choice of optimal oscillation parameters, with the goal of linearizing nonlinearities and increasing the speed of the EGSU, is limited by the design parameters of the linearizable links - an electromechanical converter, hydraulic booster, hydraulic actuator (see. Hydraulic servo drive. / Gamynin N.S., Kamenir Ya.A., Korobochkin B.L. . and others. - M .: "Engineering", 1968. - S.480-494 [3]). The disadvantage of such systems is their relatively low speed.
Наиболее близкой к заявляемому изобретению по технической сущности является ЭГСУ (см. Динамика и точность функционирования тепломеханических систем: Сб. научн. тр. / Тульский политехнический ин - т. - Тула, 1980. - С.131-133 [4]), принятая за прототип и приведенная на фиг.1, которая содержит последовательно соединенные: первый сумматор 1 с первым входом, являющимся входом управляющего воздействия для ЭГСУ, релейный элемент как частный случай - усилитель с большим коэффициентом усиления 2, второй сумматор 3, релейный усилитель мощности 4, механизм управления 5, регулируемый насос 6, гидромотор 7, причем выход релейного усилителя мощности 4 подключен через апериодический фильтр 8 ко второму входу второго сумматора 3, а выход механизма управления 5 через датчик положения 9 (датчик угла) подключен ко второму входу первого сумматора 1.The closest to the claimed invention by its technical nature is the EGSU (see. Dynamics and accuracy of the operation of thermomechanical systems: Sat. Scientific Tr. / Tula Polytechnic Institute - Tula, 1980. - S.131-133 [4]), adopted for the prototype and shown in figure 1, which contains series-connected: the
Соответствующим выбором параметров усилителя 2, релейного усилителя мощности 4 и апериодического фильтра 8 формируется автоколебательный режим работы ЭГСУ с частотой автоколебаний (25÷40) Гц на выходе механизма управления 5, обеспечивающий повышение быстродействия по сравнению с ЭГСУ [2], а также линеаризацию трения и люфтов в элементах.By a corresponding choice of parameters of
Недостатком известной ЭГСУ [4] является ограниченная возможность формирования оптимальных параметров частоты переключений и амплитуды автоколебаний по сигналу с выхода механизма управления 5 на вход регулируемого насоса 6. В прототипе реализуется диапазон частоты автоколебаний (25÷40) Гц и практически получаемая, соответственно, амплитуда колебаний составляет (9÷6)% от максимального значения сигнала с выхода механизма управления 5, что определяет наличие вибрации, воздействующей на гидромеханическую часть ЭГСУ и проходящей на ее выход.A disadvantage of the known EGSU [4] is the limited ability to form optimal parameters of the switching frequency and amplitude of self-oscillations by a signal from the output of the
Изобретение направлено на снижение вибрации и повышение надежности в эксплуатации быстродействующей ЭГСУ, работающей в автоколебательном режиме, формирование оптимальных параметров автоколебаний - увеличение частоты и уменьшение амплитуды колебаний по сигналу с выхода механизма управления на вход регулируемого насоса. Появление дополнительных возможностей для формирования оптимальных параметров амплитуды и частоты в режиме автоколебаний позволяет расширить номенклатуру применения серийных и вновь разрабатываемых насосов в быстродействующих ЭГСУ без их доработки, что снизит себестоимость разрабатываемых ЭГСУ.The invention is aimed at reducing vibration and improving the reliability in operation of a high-speed EGSU operating in self-oscillating mode, the formation of optimal parameters of self-oscillations - increasing the frequency and decreasing the amplitude of oscillations by a signal from the output of the control mechanism to the input of an adjustable pump. The emergence of additional opportunities for the formation of optimal parameters of amplitude and frequency in the mode of self-oscillations allows you to expand the range of applications of serial and newly developed pumps in high-speed EGSU without their completion, which will reduce the cost of the developed EGSU.
Это достигается тем, что в ЭГСУ, содержащую последовательно соединенные первый сумматор с первым входом, являющимся входом управляющего воздействия для ЭГСУ, усилитель, второй сумматор, релейный усилитель мощности, механизм управления, регулируемый насос, гидродвигатель, причем выход релейного усилителя мощности подключен через апериодический фильтр ко второму входу второго сумматора, а выход механизма управления подключен к датчику положения, введено корректирующее звено с передаточной функцией W:This is achieved by the fact that in the EGSU containing the first adder in series with the first input, which is the control input for the EGSU, an amplifier, a second adder, a relay power amplifier, a control mechanism, an adjustable pump, a hydraulic motor, and the output of the relay power amplifier is connected through an aperiodic filter to the second input of the second adder, and the output of the control mechanism is connected to the position sensor, a correction link with the transfer function W is introduced:
где ξ - параметр затухания, должен быть в пределах 0,7÷0,9;where ξ is the attenuation parameter, should be in the range of 0.7 ÷ 0.9;
T1, Т2 - постоянные времени, с;T 1 , T 2 - time constants, s;
р - оператор дифференцирования;p is the differentiation operator;
T1=(0,75÷0,8)1/ω,T 1 = (0.75 ÷ 0.8) 1 / ω,
где ω - значение угловой частоты сигнала на первом входе первого сумматора, при котором фазовое запаздывание сигнала на выходе датчика положения 9 равно 180° для корректирующего звена с значением передаточной функции W=1,1/с;where ω is the value of the angular frequency of the signal at the first input of the first adder, at which the phase delay of the signal at the output of the
T2=(0,71÷0,77)Т1,T 2 = (0.71 ÷ 0.77) T 1 ,
причем вход корректирующего звена подключен к выходу датчика положения, а выход подключен ко второму входу первого сумматора.moreover, the input of the correction link is connected to the output of the position sensor, and the output is connected to the second input of the first adder.
Изобретение подтверждается чертежами. На фиг.1 приведена функциональная схема прототипа, на фиг.2 - функциональная схема ЭГСУ, на фиг.3 - вариант исполнения корректирующего звена с передаточной функцией (1) для сигнала постоянного тока, поступающего с выхода датчика положения 9 на вход корректирующего звена.The invention is confirmed by drawings. Figure 1 shows the functional diagram of the prototype, figure 2 is a functional diagram of the EGSU, figure 3 is a variant of the corrective link with the transfer function (1) for the DC signal from the output of the
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения с указанным выше результатом, заключаются в следующем.Information confirming the possibility of carrying out the invention with the above result is as follows.
ЭГСУ (фиг.2) содержит последовательно соединенные: первый сумматор 1 с первым входом, являющимся входом управляющего воздействия ЭГСУ, усилитель 2, второй сумматор 3, релейный усилитель мощности 4, механизм управления 5, регулируемый насос 6, гидродвигатель 7, причем выход релейного усилителя мощности 4 подключен через апериодический фильтр 8 ко второму входу второго сумматора 3, а выход механизма управления 5 через датчик положения 9 подключен к входу корректирующего звена 10, имеющего передаточную функцию (1) с значением параметров: параметра затухания ξ в пределах (0,7÷0,9), постоянной времени T1=(0,75÷0,8)1/ω, где ω - значение угловой частоты сигнала на первом входе первого сумматора, при котором фазовое запаздывание сигнала на выходе датчика положения 9 равно 180° для корректирующего звена с значением передаточной функции W=1, постоянной времени Т2=(0,71÷0,77)T1, а выход корректирующего звена 10 подключен ко второму входу первого сумматора 1.EGSU (figure 2) contains serially connected: the
Работа ЭГСУ осуществляется следующим образом.The work of the EGSU is as follows.
В замкнутом внутреннем контуре ЭГСУ, образованным сумматором 3, релейным усилителем мощности 4 с обратной связью по току через апериодический фильтр 8, формируются автоколебания относительно высокой частоты от 300 до 600 Гц, обеспечивающие повышение быстродействия электромагнитного преобразователя механизма управления 5.In a closed internal circuit of the EGSU formed by the
Во внешнем контуре ЭГСУ, содержащем дополнительно к внутреннему контуру первый сумматор 1, усилитель 2, механизм управления 5 с обратной связью по положению регулирующего органа регулируемого насоса 6 с выхода механизма управления 5 через датчик положения 9 и корректирующее звено 10 на второй вход сумматора 1, формируются автоколебания с частотой до 70 Гц и амплитудой (2÷4)% от максимального значения выходной величины сигнала с выхода механизма управления 5. Указанные параметры автоколебаний достигаются регулировкой коэффициента усиления усилителя 2, коэффициента передачи датчика положения 9 и выбором заявленных передаточной функцией (1) параметров корректирующего звена 10. Корректирующее звено (фиг.3) выполнено на операционном усилителе 11. Вариант реализации передаточной функции корректирующего звена W определяется отношением сопротивления передачи в цепи обратной связи резистора 12 с значением сопротивления ROC к сопротивлению передачи входной цепи с значением сопротивления, определяемым конфигурацией RC-цепочки из конденсаторов 13, 14 с величиной емкости С1 и С2, резисторов 15, 16 с значением сопротивления R1 и R2 (см. Микросхемы интегральные полупроводниковые. Серия 140 (1УТ402). Руководство по применению РД11.бКО.342.007-72 С.248-255 [5]). Значения параметра затухания ξ и постоянных времени T1, Т2 передаточной функции (1) корректирующего звена обеспечиваются выбором номинальных значений параметров элементов С1, С2, R1, R2, ROC, удовлетворяющих соотношениям [5]:In the external circuit of the electronic control system, in addition to the internal circuit, the
где W - передаточная функция корректирующего звена 10;where W is the transfer function of the corrective link 10;
К(р) - значение передаточной функции корректирующего звена 10;K (p) is the value of the transfer function of the corrective link 10;
р - оператор дифференцирования;p is the differentiation operator;
ZO(p) - сопротивление передачи в цепи обратной связи с значением сопротивления резистора 12 ROC, Ом;Z O (p) is the transmission resistance in the feedback circuit with a resistor value of 12 R OC , Ohm;
Z1(p) - сопротивление передачи входной цепи, определяемое соотношением:Z 1 (p) is the transmission resistance of the input circuit, determined by the ratio:
где R1, R2 - значение сопротивления резисторов 15 и 16, соотношение которых должно удовлетворять условиям R1=R2, R1+R2=ROC, Ом;where R1, R2 is the resistance value of the
Т1, Т2, Т3 - постоянные времени, с;T 1 , T 2 , T 3 - time constants, s;
ξ - параметр затухания,ξ is the attenuation parameter,
где ω - значение угловой частоты сигнала на первом входе первого сумматора, при которой фазовое запаздывание сигнала на выходе датчика положения равно 180° для корректирующего звена 10 с значением передаточной функции W=1,1/с;where ω is the value of the angular frequency of the signal at the first input of the first adder, at which the phase delay of the signal at the output of the position sensor is 180 ° for the correction link 10 with the value of the transfer function W = 1.1 / s;
С1 и С2 - значение емкости конденсаторов 13 и 14, Ф;C1 and C2 - the value of the capacitance of the
Т2=(0,71÷0,77)T1=0,5R1·C1;T 2 = (0.71 ÷ 0.77) T 1 = 0.5R1 · C1;
Т3=2ξТ1: T 3 = 2ξT 1:
Знак минус функции К(р) учитывается при формировании сигнала отрицательной обратной связи от датчика положения 9, а значение сопротивления резистора 17: R=ROC(R1+R2)/(ROC+R1+R2).The minus sign of the function K (p) is taken into account when generating a negative feedback signal from the
Уменьшение амплитуды и повышение частоты автоколебаний на выходе механизма управления 5 (фиг.2) при работе с корректирующим звеном 10 существенно снижает вибрацию в ЭГСУ, повышает надежность ее эксплуатации, кроме того, обеспечивается быстродействие и линеаризация нелинейностей механизма управления 5, регулируемого насоса 6, гидродвигателя 7, а именно люфтов, трения, зоны нечувствительности, гистерезиса, при этом достигается более высокая полоса пропускания всей ЭГСУ, работающей в широтно-импульсном автоколебательном режиме.A decrease in the amplitude and an increase in the frequency of self-oscillations at the output of the control mechanism 5 (Fig. 2) when working with the corrective link 10 significantly reduces the vibration in the EGSU, increases the reliability of its operation, in addition, provides speed and linearization of the nonlinearities of the
Таким образом, в заявляемой ЭГСУ осуществляется уменьшение в (1,3÷2) раза амплитуды автоколебаний по сигналу с выхода механизма управления 5 и соответствующее увеличение частоты автоколебаний в контуре управления ЭГСУ, за счет чего существенно уменьшается вибрация, при этом обеспечивается быстродействие, линейность характеристик, снижаются нагрузки на элементы ЭГСУ, появляется возможность для расширения номенклатуры применения серийных и вновь разрабатываемых регулируемых гидронасосов, гидрораспределителей с адаптацией их к автоколебательному режиму работы в высокоточных быстродействующих приводах.Thus, in the claimed EGSU, a decrease (1.3 ÷ 2) times of the amplitude of self-oscillations by a signal from the output of the
Заявляемое техническое решение опробовано в структуре ЭГСУ с управлением подачей серийного аксиально-поршневого насоса объемного регулирования Н32РДМ, опытного аксиально-плунжерного насоса АЮИЖ.063234.026, имеющего более высокие утечки, но, вместе с тем, более технологичного и простого в обслуживании. При этом получены параметры автоколебаний амплитуды на выходе механизма управления (2÷4)% от максимального поворота регулирующего элемента насоса с частотой (50÷70) Гц со снижением вибрации, воздействующей на гидромеханическую часть ЭГСУ.The claimed technical solution has been tested in the structure of the EGSU with control of the supply of a serial axial piston displacement pump N32RDM, an experimental axial plunger pump АУИЖ.063234.026, which has higher leaks, but at the same time, is more technologically advanced and easy to maintain. In this case, the parameters of amplitude self-oscillations were obtained at the output of the control mechanism (2 ÷ 4)% of the maximum rotation of the pump control element with a frequency of (50 ÷ 70) Hz with a decrease in vibration affecting the hydromechanical part of the EGSU.
Заявляемое техническое решение обеспечило восстановление работоспособности ранее изготовленной ЭГСУ в период эксплуатации на объекте за счет введения корректирующего звена с передаточной функцией (1).The claimed technical solution ensured the restoration of the performance of the previously manufactured EGSU during the period of operation at the facility by introducing the corrective link with the transfer function (1).
ЛИТЕРАТУРАLITERATURE
1 Гамынин B.C., Жданов Ю.К., Климашин А.Л. Динамика быстродействующего гидравлического привода. - М.: "Машиностроение", 1979. - 7 с.1 Gamynin B.C., Zhdanov Yu.K., Klimashin A.L. The dynamics of a high-speed hydraulic drive. - M .: "Engineering", 1979. - 7 p.
2 Денисов А.А., Нагорный B.C. Пневматические и гидравлические устройства автоматики. - М.: "Высшая школа", 1978. - 195 с.2 Denisov A.A., Nagorny B.C. Pneumatic and hydraulic automation devices. - M.: "Higher School", 1978. - 195 p.
3 Гидравлический следящий привод. / Гамынин Н.С., Каменир Я.А., Коробочкин Б.Л. и др. - М.: "Машиностроение", 1968. - С.480-494.3 Hydraulic servo drive. / Gamynin N.S., Kamenir Y.A., Korobochkin B.L. and others. - M.: "Mechanical Engineering", 1968. - S. 480-494.
4 Динамика и точность функционирования тепломеханических систем: Сб. науч. тр. / Тульский политехнический ин-т. - Тула, 1980. - С.131-133.4 Dynamics and accuracy of the operation of thermomechanical systems: Sat. scientific tr / Tula Polytechnic Institute. - Tula, 1980 .-- S.131-133.
5 Микросхемы интегральные полупроводниковые. Серия 140 (1УТ402). Руководство по применению РД11.бКО.342.007-72 - С.248-255.5 Integrated semiconductor microcircuits. Series 140 (1UT402). Application Guide RD11.bKO.342.007-72 - S.248-255.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006100429/06A RU2311568C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Electro-hydraulic control system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006100429/06A RU2311568C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Electro-hydraulic control system |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2006100429A RU2006100429A (en) | 2007-07-20 |
RU2311568C2 true RU2311568C2 (en) | 2007-11-27 |
Family
ID=38430770
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006100429/06A RU2311568C2 (en) | 2006-01-10 | 2006-01-10 | Electro-hydraulic control system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2311568C2 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534128C1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Motion control system for high-speed transport machine |
-
2006
- 2006-01-10 RU RU2006100429/06A patent/RU2311568C2/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Динамика и точность функционирования тепломеханических систем. Сборник научных трудов. - Тула: Тульский политехнический институт, 1980, с.131-133. ГАМЫНИН Н.С. и др. Гидравлический следящий привод. - М.: Машиностроение, 1968, с.480-494. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534128C1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-11-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" | Motion control system for high-speed transport machine |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2006100429A (en) | 2007-07-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CA2586137C (en) | Electrically controlled pressure relief valve | |
US20110285368A1 (en) | Systems, methods, and apparatus for controlling bi-directional servo actuator with pwm control | |
JP5362105B2 (en) | Circuit apparatus and method for operating a piezo valve | |
CN102384118A (en) | Electro-hydraulic proportional valve speed regulation control method, device, system and engineering mechanical equipment | |
Rouzbeh et al. | Design, implementation and control of an improved hybrid pneumatic-electric actuator for robot arms | |
RU2311568C2 (en) | Electro-hydraulic control system | |
KR101905321B1 (en) | Elastically Actuating Device | |
KR100545035B1 (en) | Motor speed controller and gain setting method of the controller | |
CN104251201A (en) | Pump control system based on frequency converter, pump control method based on frequency converter and pump system | |
EP1356208A1 (en) | Pump system comprising a hydraulic pump, particularly for a steering system | |
EP2388663A2 (en) | Systems, methods, and apparatus for controlling bi-directional servo actuator using an H-bridge with hysteresis control | |
US5528119A (en) | Method and apparatus for phase compensation in a vehicle control system | |
EP2574819A1 (en) | Speed-proportional active oscillation attenuator | |
US6240246B1 (en) | Anti-resonance mixing filter | |
EP2388667A1 (en) | System and method for feedback control of a servo-actuator using a LVDT sensor | |
US9488974B2 (en) | Method and apparatus for pulse-modulated feedback control | |
CN109120181B (en) | Limit loop inhibition design method of ultrasonic motor servo control system based on gain limitation compensator | |
EP2388668A1 (en) | Device and method for controlling an actuator drive current | |
CN113315413B (en) | Design method of filter type second-order terminal discrete sliding mode controller of piezoelectric linear motor | |
KR102228592B1 (en) | Positioning control device of actuator with wave gear device by H∞ control | |
Taware et al. | Analysis and control of sandwich systems | |
EP1478988B1 (en) | Apparatus and method for digital control systems | |
JP2014216022A (en) | Detection method for minimizing delay of auxiliary control variable | |
Sosnovsky et al. | Mathematical modeling of autonomous single-stage electro-hydraulic servo drive | |
RU2295699C1 (en) | Electrohydraulic drive of control system of rockets and armament installations |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20110419 |
|
PD4A | Correction of name of patent owner |