RU2368932C1 - Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties - Google Patents

Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties Download PDF

Info

Publication number
RU2368932C1
RU2368932C1 RU2008101061/09A RU2008101061A RU2368932C1 RU 2368932 C1 RU2368932 C1 RU 2368932C1 RU 2008101061/09 A RU2008101061/09 A RU 2008101061/09A RU 2008101061 A RU2008101061 A RU 2008101061A RU 2368932 C1 RU2368932 C1 RU 2368932C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amplifier
adjustable
input
drive
output
Prior art date
Application number
RU2008101061/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2008101061A (en
Inventor
Павел Григорьевич Редько (RU)
Павел Григорьевич Редько
Геннадий Васильевич Квасов (RU)
Геннадий Васильевич Квасов
Сергей Валентинович Константинов (RU)
Сергей Валентинович Константинов
Владимир Евгеньевич Кузнецов (RU)
Владимир Евгеньевич Кузнецов
Юрий Анатольевич Борцов (RU)
Юрий Анатольевич Борцов
Александр Владимирович Сормулатов (RU)
Александр Владимирович Сормулатов
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД" filed Critical Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД"-ОАО "ПМЗ ВОСХОД"
Priority to RU2008101061/09A priority Critical patent/RU2368932C1/en
Publication of RU2008101061A publication Critical patent/RU2008101061A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2368932C1 publication Critical patent/RU2368932C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Abstract

FIELD: aviation.
SUBSTANCE: this invention relates to the automation and can be used in aircraft automatic flight control systems Electrohydraulic follow-up drive comprises proportional-plus-derivative action controller and steering gear adjuster containing the first scaling amplifier, the first filter, the fifth amplifier with adjustable limitation, the second integrator, the second comparison element, the second differentiating element in limited frequency range, the second scaling amplifier, amplifier-summer with adjustable limitation and the second filter connected with each other and other assemblies of electrohydraulic follow-up device as stated in application documents.
EFFECT: drive sensitivity enhancement applicable to small signals with simultaneous control range extension and dynamic performance stabilisation under external load disturbance.
2 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электрогидравлическим следящим приводам с резервированием, предназначенным для использования в высоконадежных системах автоматического управления, например в системах автоматического управления полетом летательных аппаратов.The present invention relates to redundant electro-hydraulic tracking drives for use in highly reliable automatic control systems, for example, automatic flight control systems of aircraft.

Известен электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением (см. Борцов А.А., Квасов Г.В., Редько П.Г., Константинов СВ., Тарасов А.З., Кузнецов В.Е. Некоторые вопросы разработки рулевых приводов для высокоавтоматизированных систем управления перспективных маневренных самолетов. Материалы 6-го Международного симпозиума «Авиационные технологии XXI века» 14…20 августа 2001 г., г.Жуковский, ЦАГИ, Тезисы докладов, С.52…54, рис.1) содержащий последовательно соединенные задатчик, усилитель с регулируемым ограничением, предварительный усилитель-сумматор, усилитель мощности, включенный на обмотку управления линейным электродвигателем непосредственно перемещающего посредством якоря шток золотника гидрораспределителя, соединенного с гидроцилиндром, на штоке которого установлен датчик обратной связи, выход которого соединен со вторым входом усилителя с регулируемым ограничением, а также датчик обратной связи положения золотника гидродвигателя, механически сцепленного со штоком золотника, выходной сигнал с которого подается на второй вход предварительного усилителя-сумматора, образуя замкнутый контур следящего привода рулевой машинки.Known electro-hydraulic follow-up drive with direct control (see Bortsov A.A., Kvasov G.V., Redko P.G., Konstantinov SV., Tarasov A.Z., Kuznetsov V.E. Some issues of the development of steering drives for highly automated control systems for promising maneuverable aircraft Materials of the 6th International Symposium “Aviation Technologies of the 21st Century” August 14 ... 20, 2001, Zhukovsky, TsAGI, Abstracts, P.52 ... 54, Fig. 1) containing a sequentially connected master, preliminarily adjustable amplifier a combiner, a power amplifier, connected to the control winding of a linear electric motor directly moving by means of an armature the spool of a control valve connected to a hydraulic cylinder, on the rod of which a feedback sensor is installed, the output of which is connected to the second input of the amplifier with an adjustable limit, as well as a position feedback sensor the spool of the hydraulic motor mechanically coupled to the spool rod, the output signal from which is fed to the second input of the preamplifier -summatora, forming a closed loop servo drive servo.

К недостаткам известного электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением следует отнести повышенную мощность линейного электродвигателя и сильное влияние гидродинамических сил, ухудшающих, как статические характеристики линейного электродвигателя, так и статические характеристики золотников внутреннего и внешнего контуров. Наличие нелинейных характеристик у электрогидравлического следящего привода снижает диапазон регулирования и ухудшает его динамические характеристики.The disadvantages of the known direct-controlled electro-hydraulic follow-up drive include the increased power of the linear electric motor and the strong influence of hydrodynamic forces, which worsen both the static characteristics of the linear electric motor and the static characteristics of the spools of the internal and external circuits. The presence of non-linear characteristics of the electro-hydraulic servo drive reduces the control range and affects its dynamic characteristics.

Известен электрогидравлический следящий привод непосредственного управления с адаптивными свойствами (см. Редько П.Г. Повышение безопасности и улучшение характеристик электрогидравлических следящих приводов. М.: Янус-К; ИЦ МГТУ «Станкин», 2002, стр.149-151, рис.5.12, рис.5.14), содержащий последовательно соединенные задатчик, усилитель с регулируемым ограничением, предварительный усилитель-сумматор, усилитель мощности, включенный на обмотку управления линейным электродвигателем непосредственно перемещающего посредством якоря шток золотника гидрораспределителя, соединенного с гидроцилиндром, на штоке которого установлен датчик обратной связи, выход которого соединен со вторым входом усилителя с регулируемым ограничением, а также датчик обратной связи положения золотника гидродвигателя, механически сцепленного со штоком золотника и адаптивный регулятор с настраиваемой моделью, представляющий собой последовательно соединенные модель контура рулевой машинки, блок сравнения, релейный элемент и малоинерционный фильтр, вход модели соединен с выходом усилителя с регулируемым ограничением, выход датчика обратной связи положения золотника гидродвигателя соединен со вторыми входами предварительного усилителя-сумматора, образуя следящий контур рулевой машинки и вторым входом блока сравнения, второй вход модели соединен с выходом релейного элемента, образуя контур настройки модели адаптивного регулятора, выход фильтра соединен с третьим входом предварительного усилителя, образуя контур адаптивной коррекции рулевой машинки.Known electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties (see Redko PG Improving safety and improving the characteristics of electro-hydraulic follow-up drives. M.: Janus-K; IC MSTU "Stankin", 2002, pp. 149-151, Fig. 5.12 , Fig. 5.14), containing a serially connected setter, an amplifier with adjustable limitation, a preamplifier-adder, a power amplifier connected to the control winding of a linear electric motor that directly moves the spool rod g through the armature a control valve connected to a hydraulic cylinder, on the rod of which a feedback sensor is installed, the output of which is connected to the second input of the amplifier with an adjustable restriction, as well as a feedback valve of the position of the spool of the hydraulic motor mechanically coupled to the valve spool and an adaptive regulator with a custom model, which is a series-connected steering machine circuit model, comparison unit, relay element and low-inertia filter, the model input is connected to the amplifier output with an adjustable by limitation, the output of the feedback valve of the position of the spool of the hydraulic motor is connected to the second inputs of the pre-adder-adder, forming a servo circuit of the steering machine and the second input of the comparison unit, the second input of the model is connected to the output of the relay element, forming the tuning loop of the adaptive controller model, the filter output is connected to the third the input of the pre-amplifier, forming the contour of the adaptive correction of the steering machine.

Недостатками известного электрогидравлического следящего привода непосредственного управления с адаптивными свойствами является повышенная мощность линейного электродвигателя и наличие нелинейных характеристик во внешнем рулевом контуре следящего привода, кроме того, в схеме двухкаскадного усиления с использованием линейного двигателя непосредственно управляющего гидрораспределителем гидродвигателя имеется сильно выраженная нелинейная зависимость скоростной характеристики (нелинейный коэффициент усиления скоростной характеристики может изменяться в десятки раз) и эффективность «линеаризации» этой характеристики по средствам адаптивного регулятора с настраиваемой моделью недостаточна. Рассмотренная электрогидравлическая компоновка следящего привода уже сама по себе не может иметь требуемый диапазон регулирования и стабильность динамических характеристик при действии внешних возмущений и дестабилизирующих факторов.The disadvantages of the known electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties are the increased power of the linear electric motor and the presence of non-linear characteristics in the external steering circuit of the follow-up drive, in addition, in the two-stage amplification scheme using a linear motor directly controlling the hydraulic distributor of the hydraulic motor, there is a strongly pronounced non-linear dependence of the speed characteristic (non-linear speed gain eristiki may vary by tens of times) and efficiency "linearizing" this characteristic by means of an adaptive controller with adjustable model is insufficient. The considered electro-hydraulic arrangement of the servo drive itself cannot already have the required control range and stability of dynamic characteristics under the action of external disturbances and destabilizing factors.

Наиболее близким техническим решением является электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением (Редько П.Г., Борцов А.А., Лобанов Ю.И., Квасов Г.В., Константинов С.В., Кузнецов В.Е., Борцов Ю.А. Патент РФ на изобретение №2233464 от 27.07.2004) (прототип), содержащий сдвоенный золотник, управляющий исполнительным гидродвигателем, на штоке которого установлен датчик обратной связи гидродвигателя, и последовательно соединенные задатчик положения гидродвигателя, первый усилитель с регулируемым ограничением и следящий привод рулевой машинки, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель-сумматор и усилитель мощности, подключенный к обмотке управления линейного электродвигателя непосредственного управления сдвоенным золотником, предназначенным для управления двухсистемной рулевой машинкой, на штоке которой установлен датчик обратной связи по положению, а также корректирующее устройство следящего привода рулевой машинки, включающее в себя последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым ограничением, первый интегратор, первый блок сравнения, третий усилитель с регулируемым ограничением, первое дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, четвертый усилитель с регулируемым ограничением, выход первого усилителя с регулируемым ограничением соединен со входом предварительного усилителя-сумматора, обратная связь по току обмотки управления линейным электродвигателем непосредственного управления золотником подключена ко второму входу усилителя мощности, входы второго усилителя с регулируемым ограничением соединены с выходами первого усилителя с регулируемым ограничением, первого интегратора и третьего усилителя с регулируемым ограничением, выход датчика обратной связи по положению рулевой машинки соединен со вторыми входами предварительного усилителя-сумматора и первого блока сравнения, выход четвертого усилителя с регулируемым ограничением включен на второй вход предварительного усилителя-сумматора, шток сдвоенного золотника рулевой машинки соединен с якорем линейного электродвигателя непосредственного управления золотником, шток двухсистемной рулевой машинки соединен со штоком сдвоенного золотника гидродвигателя,The closest technical solution is a direct-controlled electro-hydraulic follow-up drive (Redko P.G., Bortsov A.A., Lobanov Yu.I., Kvasov G.V., Konstantinov S.V., Kuznetsov V.E., Bortsov Yu. .A. RF patent for the invention No. 2233464 dated 07/27/2004) (prototype), containing a dual spool controlling an actuating hydraulic motor, on the rod of which a hydraulic motor feedback sensor is mounted, and a positioner of a hydraulic motor positioner, a first amplifier with adjustable limitation and a servo drive steering the first machine, which contains the pre-adder-adder and the power amplifier connected in series to the control winding of the linear electric motor for direct control of the dual spool, designed to control a two-system steering machine, on the rod of which a position feedback sensor is installed, as well as a steering gear tracking device including a series-connected second amplifier with adjustable limit, the first integrator, the first comparison unit, the third amplifier with adjustable limitation, the first differentiating element in a limited frequency band, the fourth amplifier with adjustable limitation, the output of the first amplifier with adjustable limitation is connected to the input of the preamplifier-adder, the current feedback of the control coil of the linear spool linear motor is connected to the second input of the power amplifier, the inputs of the second amplifier with adjustable limitation are connected to the outputs of the first amplifier with adjustable limit, the first integrator and the third amplifier with adjustable restriction, the output of the feedback sensor for the position of the steering gear is connected to the second inputs of the preliminary amplifier-adder and the first comparison unit, the output of the fourth amplifier with adjustable restriction is connected to the second input of the preliminary amplifier-adder, double rod the spool of the steering gear is connected to the armature of a linear motor for direct control of the spool, the rod of the two-system steering gear is connected with the stem of the double spool of a hydraulic motor,

К недостаткам известного электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением следует отнести наличие нелинейной скоростной характеристики выходного звена, обусловленной действием гидродинамических сил и сил трения на золотник гидродвигателя.The disadvantages of the known electro-hydraulic follow-up drive with direct control include the presence of non-linear speed characteristics of the output link, due to the action of hydrodynamic forces and friction forces on the spool of the hydraulic motor.

К другим недостаткам известного привода следует отнести нестабильность и ухудшение его динамических характеристик при действии внешних возмущений, обусловленных шарнирной составляющей аэродинамической нагрузки или изменения давления напора в гидросистеме на входе привода.Other disadvantages of the known drive include instability and the deterioration of its dynamic characteristics under the action of external disturbances due to the hinged component of the aerodynamic load or pressure changes in the hydraulic system at the input of the drive.

Ввиду того, что корректирующее устройство следящего привода рулевой машинки используется только во внутреннем контуре, задачи линеаризации характеристик внешнего контура, а также стабилизация динамических характеристик привода при действии дестабилизирующих воздействий остаются нерешенными.Due to the fact that the steering gear tracking device is used only in the internal circuit, the problems of linearizing the characteristics of the external circuit, as well as stabilizing the dynamic characteristics of the drive under the influence of destabilizing effects, remain unresolved.

Технической задачей настоящего изобретения является повышение чувствительности привода в области малых сигналов с одновременным расширением диапазона его регулирования, а также стабилизация его динамических характеристик при действии внешних возмущений нагрузки, что в совокупности и отражает адаптивные свойства привода.The technical task of the present invention is to increase the sensitivity of the drive in the field of small signals while expanding the range of its regulation, as well as the stabilization of its dynamic characteristics under the action of external load disturbances, which together reflects the adaptive properties of the drive.

Поставленная задача решается тем, что в предлагаемый электрогидравлический следящий привод непосредственного управления с адаптивными свойствами, содержащий сдвоенный золотник, управляющий исполнительным гидродвигателем, на штоке которого установлен датчик обратной связи гидродвигателя, задатчик положения гидродвигателя и последовательно соединенные первый усилитель с регулируемым ограничением и следящий привод рулевой машинки, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель-сумматор и усилитель мощности, подключенный к обмотке управления линейного электродвигателя непосредственного управления сдвоенным золотником, предназначенным для управления двухсистемной рулевой машинкой, на штоке которой установлен датчик обратной связи по положению, а также корректирующее устройство следящего привода рулевой машинки, включающее в себя последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым ограничением, первый интегратор, первый блок сравнения, третий усилитель с регулируемым ограничением, первое дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, четвертый усилитель с регулируемым ограничением, выход первого усилителя с регулируемым ограничением соединен со входом предварительного усилителя-сумматора, обратная связь по току обмотки управления линейным электродвигателем непосредственного управления золотником подключена ко второму входу усилителя мощности, входы второго усилителя с регулируемым ограничением соединены с выходами первого усилителя с регулируемым ограничением, первого интегратора и третьего усилителя с регулируемым ограничением, выход датчика обратной связи по положению рулевой машинки соединен со вторыми входами предварительного усилителя-сумматора и первого блока сравнения, выход четвертого усилителя с регулируемым ограничением включен на третий вход предварительного усилителя-сумматора, шток сдвоенного золотника рулевой машинки соединен с якорем линейного электродвигателя непосредственного управления золотником, шток двухсистемной рулевой машинки соединен со штоком сдвоенного золотника гидродвигателя, дополнительно введены пропорционально-дифференциальный регулятор и корректирующее устройство рулевого привода, включающее в себя первый масштабирующий усилитель и последовательно соединенные первый фильтр, пятый усилитель с регулируемым ограничением, второй интегратор, второй блок сравнения, второе дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, второй масштабирующий усилитель, усилитель сумматор с регулируемым ограничением и второй фильтр, выход задатчика соединен со входом первого фильтра и входом пропорционально дифференциального регулятора, выход которого соединен со входом первого усилителя с регулируемым ограничением, датчик обратной связи гидродвигателя подключен ко вторым входам пропорционально-дифференциального регулятора и второго блока сравнения, выход которого соединен со входом первого масштабирующего усилителя, выход второго интегратора соединен со вторым входом первого фильтра, выход первого масштабирующего усилителя подключен ко второму входу усилителя-сумматора с регулируемым ограничением, выход второго фильтра соединен со вторым входом первого усилителя с регулируемым ограничением.The problem is solved in that in the proposed electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties, comprising a dual spool, controlling an actuating hydraulic motor, on the rod of which a hydraulic motor feedback sensor, a hydraulic motor position adjuster, and a first amplifier with adjustable limitation and a servo steering servo connected in series comprising serially connected pre-adder-adder and power amplifier, according to connected to the control winding of a linear motor for direct control of a double spool, designed to control a two-system steering gear, on the rod of which a position feedback sensor is installed, as well as a steering gear tracking device, which includes a second amplifier in series with an adjustable limit, the first integrator , the first comparison unit, the third amplifier with adjustable limitation, the first differentiating element in the limited by frequency axis, the fourth amplifier with adjustable limitation, the output of the first amplifier with adjustable limitation is connected to the input of the preamplifier-adder, the current feedback of the control winding of the linear motor for direct control of the spool is connected to the second input of the power amplifier, the inputs of the second amplifier with adjustable limitation are connected to the outputs the first amplifier with adjustable limit, the first integrator and the third amplifier with adjustable limit, the output of the sensor feedback on the position of the steering gear is connected to the second inputs of the preliminary adder-adder and the first comparison unit, the output of the fourth amplifier with adjustable restriction is connected to the third input of the preliminary amplifier-adder, the rod of the dual spool of the steering machine is connected to the armature of a linear motor for direct control of the spool, the rod is a two-system the steering gear is connected to the stem of the dual spool of the hydraulic motor, a proportional differential control is additionally introduced a torus and a steering adjustment device, including a first scaling amplifier and a first filter in series, a fifth amplifier with adjustable limitation, a second integrator, a second comparison unit, a second differentiating link in a limited frequency band, a second scaling amplifier, an amplifier adder with adjustable limitation and the second filter, the output of the setter is connected to the input of the first filter and the input is proportional to the differential controller, the output of which is connected to the input of the first adjustable amplifier, the feedback sensor of the hydraulic motor is connected to the second inputs of the proportional-differential controller and the second comparison unit, the output of which is connected to the input of the first scaling amplifier, the output of the second integrator is connected to the second input of the first filter, the output of the first scaling amplifier is connected to the second input of the amplifier -adder with adjustable limit, the output of the second filter is connected to the second input of the first amplifier with adjustable limit.

Согласно изобретению основным отличием от прототипа предлагаемого электрогидравлического следящего привода непосредственного управления с адаптивными свойствами заключается во введении корректирующего устройства рулевого привода, а также замыкании внешнего контура через вновь введенный пропорционально-дифференциальный регулятор и подключении выходного корректирующего сигнала, в отличие от прототипа, внутрь внешнего контура через усилитель с регулируемым ограничением. В результате новой схемы подключения, контур коррекции рулевого привода оказывается подчиненным основному контуру рулевого привода с введенным в него пропорционально-дифференциальным регулятором (законом управления), и тем самым сигнал управления привода оказывается профильтрованным от помех, вносимых сигналом коррекции. Последнее обстоятельство позволяет увеличить уровень корректирующего воздействия, а следовательно увеличить чувствительность привода в области малых сигналов с одновременным расширением диапазона его регулирования.According to the invention, the main difference from the prototype of the proposed electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties is the introduction of the steering gear correction device, as well as the closure of the external circuit through the newly introduced proportional-differential controller and the connection of the output correction signal, unlike the prototype, inside the external circuit through adjustable limit amplifier. As a result of the new connection scheme, the steering drive correction loop turns out to be subordinate to the main steering drive loop with a proportional-differential controller (control law) introduced into it, and thereby the drive control signal is filtered out from interference introduced by the correction signal. The latter circumstance allows you to increase the level of corrective action, and therefore increase the sensitivity of the drive in the field of small signals while expanding the range of its regulation.

Кроме того, в отличие от прототипа, корректирующее устройство рулевого привода содержит модель корректируемого контура уже второго порядка, где динамика первого фильтра отражает желаемое быстродействие следящего привода рулевой машинки. Ограничение максимальной скорости гидродвигателя учитывается в пятом усилителе с регулируемым ограничением.In addition, unlike the prototype, the steering gear correction device contains a second-order adjustable contour model, where the dynamics of the first filter reflects the desired speed of the servo steering servo drive. The limitation of the maximum speed of the hydraulic motor is taken into account in the fifth amplifier with an adjustable limit.

Согласно изобретению отличием от прототипа является то, что корректирующий сигнал представляется в виде линейной комбинации сигнала рассогласования модели и контура рулевого привода, снимаемого со второго блока сравнения, а также его производной, реализуемой на реальном дифференцирующем звене в ограниченной полосе частот. Последнее позволяет не только стабилизировать динамические характеристики, но и улучшить статические, а это в свою очередь расширяет диапазон регулирования и увеличивает чувствительность привода в области малых сигналов в условиях действия внешнего момента, а также изменения давления нагнетания на входе привода.According to the invention, the difference from the prototype is that the correction signal is represented as a linear combination of the model mismatch signal and the steering drive circuit removed from the second comparison unit, as well as its derivative, implemented on a real differentiating link in a limited frequency band. The latter allows not only stabilizing dynamic characteristics, but also improving static ones, and this, in turn, expands the control range and increases the sensitivity of the drive in the field of small signals under the action of an external torque, as well as changes in discharge pressure at the input of the drive.

Согласно изобретению в контур рулевого следящего привода введен новый блок - пропорционально дифференциального регулятора, который решает две задачи: улучшает динамические характеристики рулевого контура и дополнительно фильтрует сигнал с корректирующего устройства рулевого привода, что позволяет увеличивать уровень корректирующего сигнала. Пропорционально дифференциальный регулятор представляет собой звено с передаточной функцией W(p)=k1+k2Tp/(Tp+1), где k1 и k2 - весовые коэффициенты, соответственно, пропорциональной и дифференциальной частей.According to the invention, a new unit is introduced into the steering servo drive circuit proportionally to a differential controller that solves two problems: improves the dynamic characteristics of the steering circuit and additionally filters the signal from the steering gear correction device, which allows to increase the level of the correction signal. The proportional differential controller is a link with the transfer function W (p) = k 1 + k 2 Tp / (Tp + 1), where k 1 and k 2 are the weights, respectively, of the proportional and differential parts.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:The essence of the invention is illustrated by drawings, where:

- на фиг.1 приведена структурная схема привода;- figure 1 shows the structural diagram of the drive;

- на фиг.2 приведена функциональная схема привода.- figure 2 shows the functional diagram of the drive.

Электрогидравлический следящий привод непосредственного управления с адаптивными свойствами (фиг.1) содержит сдвоенный золотник 1, управляющий сдвоенным исполнительным гидродвигателем 2, на штоке которого установлен датчик 3 обратной связи гидродвигателя, задатчик 4 положения гидродвигателя, последовательно соединенные первый усилитель с регулируемым ограничением 5 и следящий привод рулевой машинки 6, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель-сумматор 7 и усилитель мощности 8, подключенный к обмотке управления 9 линейного электродвигателя 10, якорь которого соединен со сдвоенным золотником 11, управляющим рулевой машинкой 12, на штоке которой установлен датчик 13 обратной связи по положению рулевой машинки, корректирующее устройство следящего привода рулевой машинки 14, включающее в себя последовательно соединенные второй усилитель 15 с регулируемым ограничением, первый интегратор 16, первый блок сравнения 17, третий усилитель 18 с регулируемым ограничением, первое дифференцирующее звено 19 в ограниченной полосе частот и четвертый усилитель 20 с регулируемым ограничением, а также пропорционально-дифференциальный регулятор 21 и корректирующее устройство рулевого привода 22, включающее в себя первый масштабирующий усилитель 23 и последовательно соединенные первый фильтр 24, пятый усилитель 25 с регулируемым ограничением, второй интегратор 26, второй блок сравнения 27, второе дифференцирующее звено 28, второй масштабирующий усилитель 29, усилитель-сумматор с регулируемым ограничением 30 и второй фильтр 31, выход первого усилителя 5 с регулируемым ограничением соединен со входом предварительного усилителя-сумматора 7, обратная связь по току обмотки 9 управления линейным электродвигателем 10 непосредственного управления золотником подключена ко второму входу усилителя мощности 8, входы второго усилителя 15 с регулируемым ограничением соединены с выходами первого усилителя 5 с регулируемым ограничением, первого интегратора 16 и третьего усилителя с регулируемым ограничением 18, выход датчика обратной связи 13 по положению рулевой машинки соединен со вторыми входами предварительного усилителя-сумматора 7 и первого блока сравнения 17, выход четвертого усилителя 20 с регулируемым ограничением включен на третий вход предварительного усилителя-сумматора 7, шток сдвоенного золотника 11 рулевой машинки соединен с якорем линейного электродвигателя 10 непосредственного управления золотником, шток двухсистемной рулевой машинки 12 соединен со штоком сдвоенного золотника гидродвигателя 1, выход задатчика 4 соединен со входом первого фильтра 24 и входом пропорционально дифференциального регулятора 21, выход которого соединен со входом первого усилителя 5 с регулируемым ограничением, датчик обратной связи 3 гидродвигателя подключен ко вторым входам пропорционально-дифференциального регулятора 21 и второго блока сравнения 27, выход которого соединен со входом первого масштабирующего усилителя 23, выход второго интегратора 26 соединен со вторым входом первого фильтра 24, выход первого масштабирующего усилителя 23 подключен ко второму входу усилителя-сумматора с регулируемым ограничением 30, выход второго фильтра 31 соединен со вторым входом первого усилителя 5 с регулируемым ограничением.An electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties (Fig. 1) contains a dual spool 1 that controls a dual actuator hydraulic motor 2, on the rod of which a hydraulic motor feedback sensor 3, a hydraulic motor position adjuster 4, a first amplifier with an adjustable limitation 5 and a servo drive are connected in series steering machine 6, containing a series-connected pre-adder-adder 7 and a power amplifier 8 connected to the control winding 9 of a linear electric motor 10, the anchor of which is connected to a dual spool 11, which controls the steering gear 12, on the stem of which a feedback sensor 13 for the position of the steering gear is installed, a correction device for the steering gear follower 14, which includes a second amplifier 15 in series with an adjustable limit , the first integrator 16, the first comparison unit 17, the third amplifier 18 with adjustable limitation, the first differentiating element 19 in a limited frequency band and the fourth amplifier 20 with adjustable adjustable limiter, as well as proportional-differential controller 21 and steering gear correction device 22, which includes the first scaling amplifier 23 and the first filter 24, the fifth amplifier 25 with adjustable restriction, the second integrator 26, the second comparison unit 27, the second differentiating element 28, a second scaling amplifier 29, an adder amplifier with an adjustable limit 30 and a second filter 31, the output of the first amplifier 5 with an adjustable limit is connected to the input of the preliminary amplifier-adder 7, the current feedback of the winding 9 of the control of the linear motor 10 direct control of the spool is connected to the second input of the power amplifier 8, the inputs of the second amplifier 15 with adjustable limitation are connected to the outputs of the first amplifier 5 with adjustable limitation, the first integrator 16 and the third amplifier with adjustable limit 18, the output of the feedback sensor 13 on the position of the steering gear is connected to the second inputs of the preliminary amplifier-adder 7 and the first comparison unit 17, the output of the fourth amplifier 20 with an adjustable limit is connected to the third input of the preliminary amplifier-adder 7, the rod of the dual spool 11 of the steering gear is connected to the armature of the linear motor 10 of direct control of the spool, the rod of the two-system steering machine 12 is connected to the stem of the dual spool of the hydraulic motor 1, the output of the setter 4 is connected with the input of the first filter 24 and the input in proportion to the differential controller 21, the output of which is connected to the input of the first amplifier 5 with an adjustable limited Thus, the feedback sensor 3 of the hydraulic motor is connected to the second inputs of the proportional-differential controller 21 and the second comparison unit 27, the output of which is connected to the input of the first scaling amplifier 23, the output of the second integrator 26 is connected to the second input of the first filter 24, the output of the first scaling amplifier 23 is connected to the second input of the amplifier-adder with an adjustable limit 30, the output of the second filter 31 is connected to the second input of the first amplifier 5 with an adjustable limit.

Электрогидравлический следящий привод непосредственного управления с адаптивными свойствами работает следующим образом.Electro-hydraulic follow-up drive direct control with adaptive properties works as follows.

С задатчика 4 положения гидродвигателя входной сигнал управления через последовательно соединенные пропорционально дифференциальный регулятор 21, первый усилитель 5 с регулируемым ограничением, поступает на вход предварительного усилителя-сумматора 7, являющегося входным усилителем следящего привода 6 рулевой машинки. Далее сигнал управления через усилитель мощности 8 поступает в обмотки управления 9 линейного электродвигателя 10, вызывая пропорциональное сигналу управления смещение от нейтрального положения якоря и непосредственно соединенного с ним золотника 11. Рабочая жидкость под давлением через открытые щели в золотнике поступает в камеры двухсистемной рулевой машинки 12, перемещая шток рулевой машинки и связанный с ним сдвоенный золотник 1, который управляет перемещением сдвоенного исполнительного гидродвигателя 2, положение которого измеряется датчиком обратной связи 3, установленным на штоке сдвоенного гидродвигателя 2. Выходное напряжение с датчика обратной связи 3 поступает на второй вход пропорционально дифференциального усилителя 21, образуя таким образом замкнутый контур электрогидравлического следящего рулевого привода.From the adjuster 4 of the position of the hydraulic motor, the control input signal through the differential controller 21 proportionally connected in series, the first amplifier 5 with adjustable limitation, is fed to the input of the pre-adder 7, which is the input amplifier of the servo drive 6 of the steering machine. Next, the control signal through the power amplifier 8 enters the control windings 9 of the linear electric motor 10, causing a displacement proportional to the control signal from the neutral position of the armature and the spool 11 directly connected to it 11. The working fluid under pressure passes through open slots in the spool into the chambers of a two-system steering machine 12, by moving the steering gear rod and the associated dual spool 1, which controls the movement of the dual actuator hydraulic actuator 2, the position of which measures feedback sensor 3 mounted on the stem of the dual hydraulic motor 2. The output voltage from the feedback sensor 3 is supplied to the second input in proportion to the differential amplifier 21, thus forming a closed loop of the electro-hydraulic servo steering drive.

Отрицательная обратная связь по положению двухсистемной рулевой машинки 12, замкнутая на второй вход предварительного усилителя-сумматора 7 через датчик 13 обратной связи образует внутренний контур электрогидравлического следящего рулевого привода - следящий привод 6 рулевой машинки.Negative feedback on the position of the two-system steering machine 12, closed to the second input of the preliminary amplifier-adder 7 through the feedback sensor 13 forms the inner circuit of the electro-hydraulic servo steering drive - servo drive 6 of the steering machine.

С целью формирования у привода адаптивных свойств, т.е. обеспечения ему заданных динамических характеристик в широком диапазоне регулирования при влиянии нелинейных характеристик и действии внешних возмущающих воздействий и нагрузки, в приводе:In order to form adaptive properties of the drive, i.e. providing him with specified dynamic characteristics in a wide range of regulation under the influence of nonlinear characteristics and the action of external disturbing influences and load, in the drive:

во-первых, снижается мощность линейного электродвигателя непосредственного управления золотником за счет введения еще одного гидравлического каскада усиления (рулевая машинка 12, управляемая золотником 11), что приводит к уменьшению нелинейной зависимости его статической характеристики, кроме того для уменьшения инерционности обмотки управления 9 организована отрицательная обратная связь по ее току, которая замкнута на второй вход усилителя мощности 8,firstly, the power of the linear motor for direct control of the spool decreases due to the introduction of another hydraulic amplification cascade (steering machine 12, controlled by the spool 11), which reduces the non-linear dependence of its static characteristic, in addition, to reduce the inertia of the control winding 9, a negative inverse communication by its current, which is closed to the second input of the power amplifier 8,

во-вторых, применяются корректирующие устройства во внутреннем и внешнем следящих контурах.secondly, corrective devices are used in the internal and external servo circuits.

Линеаризация нелинейной характеристики линейного электродвигателя 10 осуществляются путем введения корректирующего устройства следящего привода рулевой машинки 14, которое работает следующим образом.The linearization of the nonlinear characteristics of the linear electric motor 10 is carried out by introducing a corrective device for the tracking drive of the steering machine 14, which operates as follows.

Сигнал ошибки позиционирования привода с выхода первого усилителя 5 с регулируемым ограничением одновременно поступает на вход следящего привода рулевой машинки 6 и на вход его упрощенной модели, т.е. на вход второго усилителя 15 с регулируемым ограничением, который охвачен отрицательной обратной связью через интегратор 16. Сигнал модели с выхода интегратора 16 сравнивается на блоке сравнения 17 с сигналом датчика 13 положения рулевой машинки. Результат сравнения через последовательно соединенные третий усилитель 18 с регулируемым ограничением, дифференцирующее звено 19 в ограниченной полосе частот и четвертый усилитель 20 с регулируемым ограничением подается на второй вход предварительного усилителя 7.The error signal of the positioning of the drive from the output of the first amplifier 5 with adjustable restriction is simultaneously fed to the input of the servo drive of the steering machine 6 and to the input of its simplified model, i.e. to the input of the second amplifier 15 with an adjustable limit, which is covered by negative feedback through the integrator 16. The model signal from the output of the integrator 16 is compared on the comparison unit 17 with the signal of the steering gear position sensor 13. The comparison result through a series-connected third amplifier 18 with adjustable limit, the differentiating element 19 in a limited frequency band and the fourth amplifier 20 with adjustable limit is supplied to the second input of the pre-amplifier 7.

Сигнал коррекции, добавленный к основному сигналу управления с выхода пропорционально дифференциального регулятора 21, позволяет снизить влияние зоны нечувствительности следящего привода 6, обусловленную трением в золотнике, т.е. расширить диапазон регулирования, а также улучшить динамические свойства следящего привода рулевой машинки за счет линеаризации характеристики линейного электродвигателя.The correction signal added to the main control signal from the output in proportion to the differential controller 21 allows to reduce the influence of the dead zone of the follower drive 6 due to friction in the spool, i.e. to expand the regulation range, as well as improve the dynamic properties of the steering gear servo drive due to the linearization of the linear electric motor characteristics.

Уровень корректирующего воздействия регулируется с помощью введения в действие ограничения в усилителях: 15, 18 и 20.The level of corrective action is regulated by the introduction of restrictions in the amplifiers: 15, 18 and 20.

В области действия малых входных сигналов, когда ход золотника 11 не ограничен, ограничения в усилителях 15, 18 и 20 не возникает и уровень корректирующего сигнала максимален.In the field of action of small input signals, when the stroke of the spool 11 is not limited, there are no restrictions in the amplifiers 15, 18, and 20 and the level of the correction signal is maximum.

В области больших сигналов, когда ход золотника ограничен, а скорость его максимальна - уровень коррекции значительно ограничен.In the area of large signals, when the spool stroke is limited, and its speed is maximum, the correction level is significantly limited.

Сначала вступает в силу ограничение на втором усилителе с регулируемым ограничением 15, которое ограничивает максимальную скорость модели. При дальнейшем увеличении сигнала ограничиваются усиление на третьем усилителе с регулируемым ограничением 18 и начинает снижаться уровень ограничения на первом усилителе 15. Данная связь не дает модели сильно опережать следящий привод рулевой машинки 6. В режиме ограничений на блоке сравнения 17 сравниваются примерно равные по уровню сигналы с ограниченными равными темпами изменения.First, the limitation on the second amplifier comes into effect with an adjustable limitation of 15, which limits the maximum speed of the model. With a further increase in the signal, the gain at the third amplifier with an adjustable limit of 18 is limited, and the limit level at the first amplifier of 15 begins to decrease. This connection does not allow the model to significantly outperform the servo drive of the steering machine 6. In the restriction mode on the comparison unit 17, signals of approximately equal level are compared with limited equal rate of change.

Задачей, решаемой корректирующим устройством рулевого привода 22, является линеаризация его скоростной характеристики, повышении чувствительности привода, а также стабилизации его динамических характеристик с одновременным расширением диапазона регулирования при действии внешних возмущений, связанных с изменением перепада давления нагнетания на входе в привод и при действии внешних возмущений со стороны нагрузки. Корректирующее устройство работает следующим образом.The task to be solved by the corrective device of the steering drive 22 is the linearization of its speed characteristics, increasing the sensitivity of the drive, as well as the stabilization of its dynamic characteristics while expanding the control range under the influence of external perturbations associated with a change in the pressure drop at the inlet to the drive and under the action of external perturbations on the load side. Corrective device operates as follows.

Сигнал с задатчика 4 положения гидродвигателя 2 одновременно поступает на вход пропорционально-дифференциального регулятора 21, являющегося входом рулевого следящего привода и на вход модели, отражающей динамические процессы в следящем приводе рулевой машинки и представляющей собой последовательно соединенные первый фильтр 24, пятый усилитель 25 с регулируемым ограничением и второй интегратор 26. Выход интегратора соединен со вторым входом фильтра, образуя замкнутую систему второго порядка с заданными динамическими характеристиками. Ограничение на максимальную скорость золотника 1 гидродвигателя реализовано в модели по средствам пятого усилителя 25 с регулируемым ограничением. На втором блоке сравнения 27 формируется сигнал рассогласования между выходом модели и положением рулевого привода. Корректирующий сигнал, представляющий собой сумму сигнала рассогласования и его производной, формируется на усилителе с регулируемым ограничением 30. Масштабы этих сигналов определяются, соответственно, первым и вторым масштабными усилителями 23 и 29. Производная сигнала рассогласования реализуется на втором дифференцирующем звене 28 в ограниченной полосе частот.The signal from the positioner 4 of the hydraulic motor 2 simultaneously enters the input of the proportional-differential controller 21, which is the input of the steering servo drive and the input of the model, which reflects the dynamic processes in the servo-drive of the steering machine and is a series-connected first filter 24, fifth amplifier 25 with adjustable limitation and the second integrator 26. The output of the integrator is connected to the second input of the filter, forming a closed second-order system with specified dynamic characteristics. The limitation on the maximum speed of the spool 1 of the hydraulic motor is implemented in the model by means of the fifth amplifier 25 with an adjustable limitation. On the second block of comparison 27, a mismatch signal is generated between the model output and the position of the steering gear. A correction signal, which is the sum of the mismatch signal and its derivative, is generated on the amplifier with an adjustable limit of 30. The scales of these signals are determined, respectively, by the first and second scale amplifiers 23 and 29. The derivative of the mismatch signal is implemented on the second differentiating link 28 in a limited frequency band.

Повышение чувствительности привода в области малых сигналов и расширение диапазона его регулирования достигается при введении корректирующего сигнала, предварительно отфильтровав его через малоинерционный фильтр 31, на второй вход первого усилителя 5 с регулируемым ограничением. Дополнительно для решения указанной задачи в основной контур рулевого привода вводится пропорционально дифференциальный регулятор, действие которого при рассмотрении процессов в динамике, аналогично действию звена с переменной крутизной усиления. На малых уровнях сигнала характеристика идет круче, чем на больших, повышая чувствительность привода.Increasing the sensitivity of the drive in the field of small signals and expanding the range of its regulation is achieved by introducing a correction signal, having previously filtered it through a low-inertia filter 31, to the second input of the first amplifier 5 with an adjustable limit. Additionally, to solve this problem, a proportional differential controller is introduced into the main loop of the steering gear, the action of which, when considering processes in dynamics, is similar to the action of a link with a variable gain slope. At low signal levels, the characteristic is steeper than at large, increasing the sensitivity of the drive.

Действие на привод внешних возмущений в виде изменения питающего давления в магистрали или внешних моментов от аэродинамических сил аналогично введению в контур звеньев с переменным коэффициентом усиления, для ослабления влияния которых и вводится корректирующее устройство рулевого привода 22.The effect on the drive of external perturbations in the form of changes in the supply pressure in the highway or external moments from aerodynamic forces is similar to the introduction of variable gain links into the circuit, to weaken the influence of which the steering gear correction device 22 is introduced.

Снижение уровня корректирующего воздействия при больших уровнях сигналов решается при помощи использования регулируемого ограничения на усилителях-сумматорах 30 и 5. Фильтрация от помех, вносимых в основной тракт управления рулевого привода производится при помощи малоинерционного фильтра 31, а также за счет схемы введения корректирующего сигнала в основной контур рулевого привода. Сигнал коррекции с выхода фильтра 31 подается не на вход основного контура, а после регулятора 21 - на второй вход усилителя 5 с регулируемым ограничением. В этом случае сумма пропорциональной и дифференциальной частей регулятора 21 оказывает фильтрующее действие на сигнал с корректирующего устройства рулевого привода 22.The reduction of the level of corrective action at high signal levels is solved by using an adjustable limit on the amplifiers-adders 30 and 5. Filtering from interference introduced into the main control path of the steering gear is performed using a low-inertia filter 31, as well as due to the scheme for introducing a corrective signal into the main steering circuit The correction signal from the output of the filter 31 is not fed to the input of the main circuit, but after the controller 21 to the second input of the amplifier 5 with an adjustable limit. In this case, the sum of the proportional and differential parts of the controller 21 has a filtering effect on the signal from the correction device of the steering gear 22.

В заявляемом электрогидравлическом следящем приводе непосредственного управления с адаптивными свойствами за счет введения корректирующего устройства рулевого привода 22, пропорционально дифференциального регулятора и новых дополнительных связей формируются заданные характеристики: повышается чувствительность привода в области малых сигналов с одновременным расширением диапазона его регулирования, а также стабилизируются динамические характеристики привода при действии внешних дестабилизирующих воздействий и нагрузки, что в целом свидетельствует об адаптивности (адаптивных свойствах) рулевого следящего гидропривода.In the inventive electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties due to the introduction of a steering gear correction device 22 proportionally to the differential controller and new additional connections, the desired characteristics are formed: the drive sensitivity is increased in the field of small signals while expanding its regulation range, and the drive’s dynamic characteristics are stabilized under the influence of external destabilizing effects and load, which in The tree indicates the adaptability (adaptive properties) of the steering servo hydraulic drive.

Электрогидравлический следящий привод непосредственного управления с адаптивными свойствами может быть реализован следующим образом: на фиг.2 приведен вариант реализации электрогидравлического следящего привода.An electro-hydraulic follow-up drive of direct control with adaptive properties can be implemented as follows: Fig. 2 shows an embodiment of an electro-hydraulic follow-up drive.

Электрогидравлический следящий привод непосредственного управления с адаптивными свойствами с одним каналом управления (остальные каналы одинаковые и здесь не рассматриваются) может быть реализован следующим образом.An electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties with one control channel (the remaining channels are the same and are not considered here) can be implemented as follows.

Первый каскад усиления электрогидравлического следящего привода реализован на усилителе мощности 8, например известном транзисторном с широтно-импульсным режимом работы, выход которого подключен к обмотке управления 9 линейного электродвигателя 10, который реализован известным образом, например с постоянными магнитами на якоре, катушками управления на статоре и центрирующей пружиной, удерживающей якорь в нейтральном положении в отсутствии тока управления с обмоток 9. По току управления реализована отрицательная обратная связь на вход усилителя мощности 8.The first amplification stage of the electro-hydraulic follow-up drive is implemented on a power amplifier 8, for example, a known transistor with a pulse-width mode of operation, the output of which is connected to the control winding 9 of a linear electric motor 10, which is implemented in a known manner, for example with permanent anchor magnets, control coils on the stator and a centering spring that holds the armature in the neutral position in the absence of control current from the windings 9. Negative feedback to the input is implemented on the control current power amplifier 8.

Второй каскад усиления реализован на сдвоенном золотнике 11 рулевой машинки, рулевая машинка 12 и датчик 13 обратной связи рулевой машинки представляют единое целое. Электрогидравлический усилитель (сдвоенный золотник 11 - рулевая машинка 12) с двумя независимыми каналами имеют известную реализацию.The second amplification cascade is implemented on a dual spool 11 of the steering gear, the steering gear 12 and the steering gear feedback sensor 13 are a single unit. The electro-hydraulic amplifier (dual spool 11 - steering gear 12) with two independent channels have a well-known implementation.

Золотник 11 имеет короткий ход и околонулевые перекрытия и через гибкий стержень механически связан с якорем линейного электродвигателя 10 и центрирующей пружиной, которая соосно закреплена относительно якоря линейного электродвигателя и золотника 11. Такое соединение обеспечивает их соосность относительно друг друга.The spool 11 has a short stroke and near-zero overlaps and is mechanically connected through a flexible rod to the armature of the linear motor 10 and a centering spring, which is coaxially fixed relative to the armature of the linear motor and spool 11. Such a connection ensures their alignment with respect to each other.

Благодаря незначительности действующих на золотник 11 гидродинамических сил, уровень внешних сил для его перемещений незначителен.Due to the insignificance of the hydrodynamic forces acting on the spool 11, the level of external forces for its movements is insignificant.

Эти причины позволили применить линейный электродвигатель 10 минимальных размеров и мощности.These reasons made it possible to use a linear electric motor 10 of minimum size and power.

Гидродвигатели 12 рулевой машинки имеют известную реализацию. Шток рулевой машинки 12 механически соединен с датчиком 13 обратной связи.The hydraulic motors 12 of the steering machine have a well-known implementation. The steering gear 12 is mechanically connected to the feedback sensor 13.

В качестве датчика 13 обратной связи используется датчик постоянного тока, который реализован в виде потенциометра поворотного типа, использующего токопроводящую пластмассу. (Аналогом может быть известный потенциометр типа ПТ1-4 с углом поворота 70°).As the feedback sensor 13, a direct current sensor is used, which is implemented in the form of a rotary potentiometer using conductive plastic. (An analogue can be a well-known potentiometer type PT1-4 with an angle of rotation of 70 °).

Для преобразования поступательного движения рулевой машинки 12 в расчетный поворот вала датчика 13 использован известный поводок (рычаг).To convert the translational motion of the steering machine 12 into the calculated rotation of the shaft of the sensor 13, a well-known leash (lever) is used.

Третий каскад электрогидравлического следящего привода непосредственного управления использует сдвоенный золотник 1, жестко соединенный со штоком рулевой машинки 12 и гидродвигателя 2 в виде тандемного гидроцилиндра. На штоке гидродвигателя 2 установлен датчик обратной связи 3, например линейный датчик постоянного тока на токопроводящей пластмассе. Все элементы третьего каскада усиления имеют известные реализации.The third stage of the direct-drive electro-hydraulic follow-up drive uses a dual spool 1, rigidly connected to the stem of the steering gear 12 and the hydraulic motor 2 in the form of a tandem hydraulic cylinder. A feedback sensor 3 is installed on the stem of the hydraulic motor 2, for example, a linear DC sensor on conductive plastic. All elements of the third amplification stage have known implementations.

Первый и второй усилитель-сумматор 5 и 7 реализованы на операционных усилителях. В качестве задатчика входного сигнала 4 может быть использован выход по напряжению, например, цифро-аналогового преобразователя (ЦАП) вычислительного комплекса системы управления, формирующий выходной сигнал, соответствующий заданному положению штока гидродвигателя 2 следящего привода.The first and second amplifier adders 5 and 7 are implemented on operational amplifiers. The voltage output of, for example, a digital-to-analog converter (DAC) of the control system computer complex, which generates an output signal corresponding to a given position of the rod of the hydraulic motor 2 of the follower drive, can be used as input signal setter 4.

Корректирующее устройство 14 следящего привода рулевой машинки 12 имеет известную реализацию и включает: второй, третий и четвертый усилители с регулируемым ограничением 15, 18 и 20 реализованы на операционных усилителях с естественным ограничением; первый интегратор 16 и дифференцирующее звено 19 реализованы в виде пассивных RC-фильтров, подключенных соответствующим образом к операционным усилителям (фиг.2); блок сравнения 17 выполнен на операционном усилителе, принимающем на разные входы сигналы с выхода блока 16 и датчика 13 постоянного тока рулевой машинки 12. Следует заметить, что указанное выше корректирующее устройство 14 способствует линеаризации динамических характеристик следящего привода контура рулевой машинки 12 при действии дестабилизирующих внешних возмущений, что способствует улучшению динамических характеристик электрогидравлического следящего привода.The corrective device 14 of the servo drive of the steering machine 12 has a known implementation and includes: the second, third and fourth amplifiers with adjustable limitation 15, 18 and 20 are implemented on operational amplifiers with a natural limitation; the first integrator 16 and the differentiating element 19 are implemented in the form of passive RC filters connected accordingly to operational amplifiers (figure 2); the comparison unit 17 is made on an operational amplifier that receives signals from the output of the unit 16 and the direct current sensor 13 of the steering gear 12 to different inputs. It should be noted that the above correction device 14 contributes to the linearization of the dynamic characteristics of the servo drive circuit of the steering gear 12 under the influence of destabilizing external disturbances , which helps to improve the dynamic characteristics of the electro-hydraulic servo drive.

Вновь введенные пропорционально-дифференциальный регулятор 21 и корректирующее устройство 22 рулевого привода реализованы следующим образом.The newly introduced proportional-differential controller 21 and the correction device 22 of the steering gear are implemented as follows.

Пропорционально-дифференциальный регулятор 21 (фиг.2) реализован на двух операционных усилителях (А1, А2). Выход усилителя А1 образует пропорциональную часть, а выход А2 с цепочкой (R1, C1) - дифференциальную часть. Реализация суммарного сигнала ПД-регулятора осуществляется на операционном усилителе с регулируемым ограничением 5. Выбором значений резисторов R1, R2, R3 и R4 и емкости конденсатора C1 определяется область фильтрации из условия требуемых динамических характеристик привода и его устойчивости при воздействии на него таких дестабилизирующих факторов, например как упругомассовой нагрузки органа управления (например, аэродинамической поверхности) или внешней возбуждающей аэродинамической силы (момента), действующих на шток гидродвигателя 2, или помех, вносимых сигналом корректирующего устройства 22 рулевого привода.The proportional-differential controller 21 (figure 2) is implemented on two operational amplifiers (A1, A2). The output of the amplifier A1 forms the proportional part, and the output A2 with the chain (R1, C1) forms the differential part. The total signal of the PD controller is implemented on an operational amplifier with an adjustable limit of 5. The choice of the values of the resistors R1, R2, R3 and R4 and the capacitance of the capacitor C1 determines the filtering region from the condition of the required dynamic characteristics of the drive and its stability when exposed to such destabilizing factors, for example as an elastic-mass load of a control body (for example, an aerodynamic surface) or an external exciting aerodynamic force (moment) acting on the stem of a hydraulic motor 2, if the interference introduced by the signal correcting device 22 of the steering actuator.

Желаемую траекторию движения штока гидродвигателя 2 определяет модель привода, которая включает последовательно соединенные первый фильтр 24, пятый усилитель с регулируемым ограничением 25 и второй интегратор 26, охваченные общей позиционной обратной связью с выхода интегратора 26 на вход фильтра 24. Первый фильтр 24 выполнен в виде апериодического фильтра первого порядка и имеет известную реализацию в виде пассивного RC-фильтра, включенного на вход операционного усилителя. Выбором значений резисторов R5, R6 (R5=R6) и емкости конденсатора С2 определяется желаемое быстродействие (добротность) следящего привода рулевой машинки 12. Пятый усилитель с регулируемым ограничением 25 реализован на операционном усилителе с естественным ограничением, которое определяет желаемое ограничение максимальной скорости перемещения штока гидродвигателя 2. Второй интегратор 26 реализован известным образом на операционном усилителе, в обратной связи которого установлен конденсатор с определенной емкостью (С3, фиг.2). Выбором значений резистора R7 и емкости конденсатора С3 определяется желаемая динамика следящего привода.The desired trajectory of the stem of the hydraulic motor 2 is determined by the drive model, which includes a first filter 24 connected in series, a fifth amplifier with adjustable limit 25 and a second integrator 26, covered by general positional feedback from the output of the integrator 26 to the input of the filter 24. The first filter 24 is made in the form of an aperiodic filter of the first order and has a well-known implementation in the form of a passive RC filter connected to the input of the operational amplifier. By choosing the values of the resistors R5, R6 (R5 = R6) and the capacitance of the capacitor C2, the desired speed (quality factor) of the steering gear follower drive is determined 12. The fifth amplifier with adjustable limit 25 is implemented on the operational amplifier with a natural restriction that determines the desired limitation of the maximum speed of the hydraulic motor rod 2. The second integrator 26 is implemented in a known manner on an operational amplifier, in the feedback of which a capacitor with a certain capacity is installed (C3, Fig.2). The choice of values of the resistor R7 and the capacitance of the capacitor C3 determines the desired dynamics of the servo drive.

Второй блок сравнения 27 выполнен известным образом, например на операционном усилителе, принимающем сигналы с выхода блока 26 и датчика 3 постоянного тока гидродвигателя 2.The second comparison unit 27 is made in a known manner, for example, on an operational amplifier that receives signals from the output of the block 26 and the direct current sensor 3 of the hydraulic motor 2.

Второе дифференцирующее звено 28 предназначено для формирования производной (скорости изменения) корректирующего сигнала в ограниченной полосе частот, поступающего с блока сравнения 27, и имеет известную реализацию, например в виде пассивного RC-фильтра, установленного на входе операционного усилителя. Выбором значений параметров резисторов и емкости конденсатора определяется область частот дифференцирования из условия обеспечения желаемых динамических характеристик следящего привода и потребных запасов его устойчивости по амплитуде и фазе. Первый и второй масштабирующие усилители 23 и 29 реализованы известным образом на операционных усилителях.The second differentiating link 28 is designed to form the derivative (rate of change) of the correction signal in a limited frequency band from the comparison unit 27 and has a well-known implementation, for example, in the form of a passive RC filter installed at the input of the operational amplifier. The choice of values of resistor parameters and capacitor capacitance determines the range of differentiation frequencies from the condition of ensuring the desired dynamic characteristics of the servo drive and the required reserves of its stability in amplitude and phase. The first and second scaling amplifiers 23 and 29 are implemented in a known manner on operational amplifiers.

Усилитель-сумматор с регулируемым ограничением 30 может быть выполнен известным образом, например на операционном усилителе, принимающем сигналы с первого и второго масштабирующих усилителей 23 и 29 и формирующем на выходе корректирующий сигнал в виде линейной комбинации сигнала рассогласования модели и следящего контура привода и его производной (скорости изменения). Ограничение корректирующего сигнала на выходе усилителя-сумматора 30 обеспечивается за счет использования специального ограничителя, который имеет известную реализацию, например на диодных мостах, одна из диагоналей которого подключена в обратную связь операционного усилителя. При этом регулировка максимального напряжения на выходе усилителя-сумматора 30 обеспечивается посредством выбора оптимального значения опорного напряжения (±UОП, фиг.2) диодных мостов из условия обеспечения требуемой полосы пропускания привода при больших сигналах управления.An amplifier-adder with an adjustable limit 30 can be performed in a known manner, for example, on an operational amplifier that receives signals from the first and second scaling amplifiers 23 and 29 and generates an output correction signal in the form of a linear combination of the model mismatch signal and the drive follow-up circuit and its derivative ( rate of change). The correction signal at the output of the amplifier-adder 30 is limited by using a special limiter, which has a known implementation, for example, on diode bridges, one of the diagonals of which is connected to the feedback of the operational amplifier. In this case, the adjustment of the maximum voltage at the output of the amplifier-adder 30 is provided by selecting the optimal value of the reference voltage (± U OD , Fig. 2) of the diode bridges from the condition of providing the required drive bandwidth with large control signals.

Второй фильтр 31 выполнен в виде апериодического фильтра первого порядка известным образом в виде пассивного RC-фильтра, который подключен последовательно с выхода усилителя-сумматора 30 на вход первого усилителя с регулируемым ограничением 5 параллельно основному входному сигналу с выхода пропорционально-дифференциального регулятора 21.The second filter 31 is made in the form of a first-order aperiodic filter in a known manner in the form of a passive RC filter, which is connected in series from the output of the amplifier-adder 30 to the input of the first amplifier with adjustable restriction 5 parallel to the main input signal from the output of the proportional differential controller 21.

В данном электрогидравлическом следящем приводе с непосредственным управлением за счет введения дополнительно пропорционально-дифференциального регулятора 21 и корректирующего устройства 22 с моделью (блоки 24÷31) обеспечиваются дополнительно по сравнению с известным прототипом стабилизация динамических и статических характеристик привода и расширение диапазона регулирования при воздействии на привод не только внешних и внутренних параметрических возмущений, но и внешнего аэродинамического момента, упруго-массовой нагрузки и изменения давления в линии нагнетания гидросистемы на входе привода, что придает ему адаптивные свойства в расчетном диапазоне входных управляющих сигналов и в реальных условиях эксплуатации.In this electro-hydraulic follow-up drive with direct control due to the introduction of an additional proportional-differential controller 21 and correction device 22 with a model (blocks 24 ÷ 31), stabilization of the dynamic and static characteristics of the drive and expansion of the control range when acting on the drive are additionally compared with the known prototype not only external and internal parametric disturbances, but also the external aerodynamic moment, elastic-mass load and changes Nia pressure in the discharge line of the hydraulic input of the actuator, which gives it adaptive properties in the calculated range of input control signals and in actual use.

Claims (1)

Электрогидравлический следящий привод непосредственного управления с адаптивными свойствами, содержащий сдвоенный золотник, управляющий исполнительным гидродвигателем, на штоке которого установлен датчик обратной связи гидродвигателя, задатчик положения гидродвигателя и последовательно соединенные первый усилитель с регулируемым ограничением и следящий привод рулевой машинки, содержащий последовательно соединенные предварительный усилитель-сумматор и усилитель мощности, подключенный к обмотке управления линейного электродвигателя непосредственного управления сдвоенным золотником, предназначенным для управления двухсистемной рулевой машинкой, на штоке которой установлен датчик обратной связи по положению, а также корректирующее устройство следящего привода рулевой машинки, включающее в себя последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым ограничением, первый интегратор, первый блок сравнения, третий усилитель с регулируемым ограничением, первое дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, четвертый усилитель с регулируемым ограничением, выход первого усилителя с регулируемым ограничением соединен со входом предварительного усилителя-сумматора, обратная связь по току обмотки управления линейным электродвигателем непосредственного управления золотником подключена ко второму входу усилителя мощности, входы второго усилителя с регулируемым ограничением соединены с выходами первого усилителя с регулируемым ограничением, первого интегратора и третьего усилителя с регулируемым ограничением, выход датчика обратной связи по положению рулевой машинки соединен со вторыми входами предварительного усилителя-сумматора и первого блока сравнения, выход четвертого усилителя с регулируемым ограничением включен на третий вход предварительного усилителя-сумматора, шток сдвоенного золотника рулевой машинки соединен с якорем линейного электродвигателя непосредственного управления золотником, шток двухсистемной рулевой машинки соединен со штоком сдвоенного золотника гидродвигателя, отличающийся тем, что в него введены пропорционально-дифференциальный регулятор и корректирующее устройство рулевого привода, включающее в себя первый масштабирующий усилитель и последовательно соединенные первый фильтр, пятый усилитель с регулируемым ограничением, второй интегратор, второй блок сравнения, второе дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, второй масштабирующий усилитель, усилитель-сумматор с регулируемым ограничением и второй фильтр, выход задатчика соединен со входом первого фильтра и входом пропорционально дифференциального регулятора, выход которого соединен со входом первого усилителя с регулируемым ограничением, датчик обратной связи гидродвигателя подключен ко вторым входам пропорционально-дифференциального регулятора и второго блока сравнения, выход которого соединен со входом первого масштабирующего усилителя, выход второго интегратора соединен со вторым входом первого фильтра, выход первого масштабирующего усилителя подключен ко второму входу усилителя-сумматора с регулируемым ограничением, выход второго фильтра соединен со вторым входом первого усилителя с регулируемым ограничением. An electro-hydraulic direct-drive follow-up drive with adaptive properties, comprising a double spool, controlling an actuating hydraulic motor, on the rod of which a hydraulic motor feedback sensor, a hydraulic motor position adjuster and a first power amplifier with adjustable limitation and a servo steering servo connected in series with a pre-adder adder are connected in series and a power amplifier connected to a linear motor control winding a dual-spool direct control gear designed to control a two-system steering gear, on the rod of which a position feedback sensor is installed, as well as a steering gear tracking device, which includes a second amplifier with adjustable limitation in series, a first integrator, a first comparison unit, the third amplifier with adjustable limitation, the first differentiating element in a limited frequency band, the fourth amplifier with adjustable faceting In conclusion, the output of the first amplifier with adjustable limitation is connected to the input of the preamplifier-adder, the current feedback of the control winding of the linear motor for direct control of the spool is connected to the second input of the power amplifier, the inputs of the second amplifier with adjustable limitation are connected to the outputs of the first amplifier with adjustable limitation, the first integrator and a third amplifier with adjustable limit, the output of the feedback sensor for the position of the steering machine is connected to about the second inputs of the pre-adder-adder and the first comparison unit, the output of the fourth amplifier with an adjustable limit is connected to the third input of the pre-adder-adder, the rod of the dual spool of the steering gear is connected to the armature of a linear electric motor of direct control of the spool, the rod of a two-system steering machine is connected to the rod of the dual spool hydraulic motor, characterized in that a proportional differential controller and a steering adjusting device are introduced into it o drive, which includes a first scaling amplifier and a series-connected first filter, a fifth amplifier with adjustable limit, a second integrator, a second comparison unit, a second differentiating link in a limited frequency band, a second scaling amplifier, an adder amplifier with adjustable limit and a second filter, the setpoint output is connected to the input of the first filter and the input is proportional to the differential controller, the output of which is connected to the input of the first amplifier with an adjustable limit , the feedback sensor of the hydraulic motor is connected to the second inputs of the proportional-differential controller and the second comparison unit, the output of which is connected to the input of the first scaling amplifier, the output of the second integrator is connected to the second input of the first filter, the output of the first scaling amplifier is connected to the second input of the adder-amplifier with adjustable by limiting, the output of the second filter is connected to the second input of the first amplifier with an adjustable limitation.
RU2008101061/09A 2008-01-09 2008-01-09 Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties RU2368932C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101061/09A RU2368932C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008101061/09A RU2368932C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2008101061A RU2008101061A (en) 2009-07-20
RU2368932C1 true RU2368932C1 (en) 2009-09-27

Family

ID=41046758

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008101061/09A RU2368932C1 (en) 2008-01-09 2008-01-09 Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2368932C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474829C2 (en) * 2011-03-30 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method to determine margins of stability of steering gear and device for its implementation
CN104709461A (en) * 2013-12-11 2015-06-17 中国航空工业第六一八研究所 New digital hydraulic servo method of flight control system
RU2793561C1 (en) * 2021-12-29 2023-04-04 Общество с ограниченной ответственностью "НЕЙРОроботикс" High-speed hydraulic distributor regulator

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111049485B (en) * 2019-12-11 2023-03-21 西安空间无线电技术研究所 High-efficiency satellite self-closing loop power follow-up system based on HBT power amplifier

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2474829C2 (en) * 2011-03-30 2013-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Method to determine margins of stability of steering gear and device for its implementation
CN104709461A (en) * 2013-12-11 2015-06-17 中国航空工业第六一八研究所 New digital hydraulic servo method of flight control system
CN104709461B (en) * 2013-12-11 2016-09-14 中国航空工业第六一八研究所 Digital flight control system hydraulic servo new method
RU2793561C1 (en) * 2021-12-29 2023-04-04 Общество с ограниченной ответственностью "НЕЙРОроботикс" High-speed hydraulic distributor regulator
RU2800195C1 (en) * 2022-11-02 2023-07-19 Общество с ограниченной ответственностью "НЕЙРОроботикс" Composite structure of digital electronically controlled proportional hydraulic valve

Also Published As

Publication number Publication date
RU2008101061A (en) 2009-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0155482B2 (en)
US8653780B2 (en) Integrated upsampler and filtering for multi-rate controller for electro-mechanical flight actuation system
CN101446803B (en) Controller of servo tracking system
CN102384118A (en) Electro-hydraulic proportional valve speed regulation control method, device and system and engineering mechanical equipment
RU2368932C1 (en) Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties
CN103995463B (en) A kind of electro-hydraulic proportional valve position servo driving method based on mixture control
CN111608999B (en) Flow control of actuator
CN113431926A (en) Electro-hydraulic proportional valve and high-precision position control system thereof
CN110307203B (en) Servo variable mechanism for hydraulic pump motor
US20220154602A9 (en) Valve position control
Fadel et al. Modeling, simulation and control of a fly-by-wire flight control system using classical PID and modified PI-D controllers
US5014667A (en) Electro-hydraulic control system for governors
US4284942A (en) Load driving apparatus
Zhou et al. High precise fuzzy control for piezoelectric direct drive electro-hydraulic servo valve
CN109120181B (en) Limit loop inhibition design method of ultrasonic motor servo control system based on gain limitation compensator
JP2020027311A (en) Air stage apparatus, its control device, and air actuator control device
RU2233464C2 (en) Electrohydraulic directly controlled servo drive
US20190377371A1 (en) Real-Time Capable Control Strategy for Hydraulic Systems While Systematically Taking into Consideration Control (Rate) and State Variable Constraints
CN111552228A (en) Drive system, trajectory planning unit and method
Uthman Antenna Azimuth Position Control System using Model Reference Adaptive Control Method Gradient Approach and Stability Approach
US3974433A (en) Automatic control apparatus with saturation element
CN112983726B (en) Method for setting oscillation current of proportional valve of speed regulator
JPH01501813A (en) Control valve drive electronic device
CN117307564A (en) Method for adjusting a hydraulic component
JP7240083B2 (en) Servo valve controller

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120110