RU2671928C1 - Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive - Google Patents

Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive Download PDF

Info

Publication number
RU2671928C1
RU2671928C1 RU2017144475A RU2017144475A RU2671928C1 RU 2671928 C1 RU2671928 C1 RU 2671928C1 RU 2017144475 A RU2017144475 A RU 2017144475A RU 2017144475 A RU2017144475 A RU 2017144475A RU 2671928 C1 RU2671928 C1 RU 2671928C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
hydraulic cylinder
hydraulic
output link
electro
working
Prior art date
Application number
RU2017144475A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Максим Ефимович Гойдо
Валерий Владимирович Бодров
Рамиль Мерсеитович Багаутдинов
Юрий Алексеевич Староверов
Леонид Бенюминович Шнайдер
Original Assignee
Валерий Владимирович Бодров
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 Валерий Владимирович Бодров filed Critical Валерий Владимирович Бодров
Priority to RU2017144475A priority Critical patent/RU2671928C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2671928C1 publication Critical patent/RU2671928C1/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B9/00—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member
    • F15B9/02—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type
    • F15B9/03—Servomotors with follow-up action, e.g. obtained by feed-back control, i.e. in which the position of the actuated member conforms with that of the controlling member with servomotors of the reciprocatable or oscillatable type with electrical control means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M7/00—Vibration-testing of structures; Shock-testing of structures
    • G01M7/02—Vibration-testing by means of a shake table

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Abstract

FIELD: testing equipment.
SUBSTANCE: invention relates to the field of test equipment, namely to electrohydraulic servo drives of shakers, and can be used in the creation and modernization of stands intended for testing products and structures of all possible applications for vibration and vibration resistance in an extended frequency range. Method for controlling the electrohydraulic servo drive of the shaker is that the corresponding inputs of controller 1, one of the outputs of which is connected to the control input of electrohydraulic amplifier 3, the electric input signal from device 5 for setting the kinematic parameters of the motion of the output link of hydraulic cylinder 4, with which table 12 of the vibration table is connected, a signal from sensor 20 of the monitored parameter (coordinate or speed) of the output link, pressure sensors 21, …, 24, connected to the channels of amplifier 3. Before the start of vibration tests, based on the specified kinematic parameters of the output of the hydraulic cylinder, the working stroke of the output link is calculated as the difference between the calculated maximum and minimum values of its coordinates during the vibration test and one of the covers of the hydraulic cylinder is moved in its axial direction to a position that is relative to the other cover at a distance, equal to the minimum allowable reserve value of the calculated working stroke of the output link of the hydraulic cylinder, folded with the length of the piston of the hydraulic cylinder, and the output link of the hydraulic cylinder is moved to a position determined from the condition of ensuring, during the vibration test, the equality of the minimum design distance between the piston of the hydraulic cylinder and each of the covers half of the minimum allowable predetermined margin along the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder.
EFFECT: improved dynamic characteristics of the electrohydraulic servo drive of the shaker.
1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области испытательной техники, а именно к электрогидравлическим следящим приводам вибростендов, и может быть использовано при создании и модернизации стендов, предназначенных для проведения испытаний изделий и конструкций всевозможного назначения на вибропрочность и виброустойчивость в расширенном диапазоне частот.The invention relates to the field of testing equipment, namely, electro-hydraulic servo drives of vibration stands, and can be used to create and upgrade stands designed for testing products and structures of various purposes for vibration resistance and vibration resistance in an extended frequency range.

Известен способ управления электрогидравлическим следящим приводом, в состав которого входят: контроллер, гидравлический источник питания, электрогидравлический усилитель и гидроцилиндр, содержащий корпус, поршень со штоком и крышки, ограничивающие рабочие полости гидроцилиндра и перемещение поршня со штоком относительно корпуса гидроцилиндра, - путем изменения площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя, включающий задание кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра, формирование на основе указанного задания соответствующего электрического входного управляющего сигнала ƒупр, формирование электрических сигналов обратной связи по давлению в рабочих полостях гидроцилиндра и в напорном и сливном каналах электрогидравлического усилителя, и последующее формирование (посредством контроллера) на основе потребного значения контролируемого параметра и сигнала обратной связи электрического управляющего сигнала ƒ подаваемого на вход электрогидравлического усилителя [1]:A known method of controlling an electro-hydraulic servo-drive, which includes: a controller, a hydraulic power source, an electro-hydraulic amplifier and a hydraulic cylinder, comprising a housing, a piston with a rod and caps, restricting the working cavities of the hydraulic cylinder and moving the piston with the rod relative to the hydraulic cylinder body, by changing the passage area sections of the working windows of the electro-hydraulic amplifier, including setting the kinematic parameters of the movement of the output link of the hydraulic cylinder, is formed based on the specified task of the corresponding electric input control signal ƒ control , the formation of electrical pressure feedback signals in the working cavities of the hydraulic cylinder and in the pressure and drain channels of the electro-hydraulic amplifier, and the subsequent formation (by the controller) based on the required value of the monitored parameter and feedback signal electric control signal ƒ supplied to the input of the electro-hydraulic amplifier [1]:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где р0 - текущее давление питания гидропривода, равное разности значений давления в напорном и сливном каналах электрогидравлического усилителя;where p 0 is the current supply pressure of the hydraulic actuator, equal to the difference in pressure values in the pressure and drain channels of the electro-hydraulic amplifier;

Δр - текущее значение перепада давления в рабочих полостях гидроцилиндра;Δp is the current value of the pressure drop in the working cavities of the hydraulic cylinder;

(р0 - Δр)э - фиксированное эталонное значение разности значений давления питания и перепада давления в рабочих полостях гидроцилиндра.(p 0 - Δp) e is a fixed reference value of the difference between the supply pressure and the differential pressure in the working cavities of the hydraulic cylinder.

Задаваемым кинематическим и контролируемым параметром является скорость движения выходного звена гидроцилиндра.The preset kinematic and controlled parameter is the speed of the output link of the hydraulic cylinder.

Согласно данному способу расход рабочей жидкости через рабочее окно электрогидравлического усилителя, а следовательно, и фактическая скорость движения выходного звена гидроцилиндра задаются сигналом ƒупр, определяющим площадь проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя, необходимую для обеспечения движения выходного звена гидроцилиндра с потребной скоростью при разности значений давления питания р0 и перепада давлений Δр в полостях гидроцилиндра, равной эталонному значению (р0 - Δр)э, и сигналом обратной связи:According to this method, the flow rate of the working fluid through the working window of the electro-hydraulic amplifier, and therefore the actual speed of the output link of the hydraulic cylinder, is given by the signal ƒ control , which determines the area of the passage section of the working windows of the electro-hydraulic amplifier, necessary to ensure the movement of the output link of the hydraulic cylinder with the required speed at a pressure difference supply p 0 and differential pressure Δp in the cavities of the hydraulic cylinder, equal to the reference value (p 0 - Δp) e , and the feedback signal zee:

Figure 00000002
Figure 00000002

предназначенным для обеспечения инвариантности скорости движения выходного звена гидроцилиндра по отношению к изменениям давления питания p0 и перепада давлений Δр в полостях гидроцилиндра (давления нагрузки).designed to ensure the invariance of the speed of the output link of the hydraulic cylinder with respect to changes in the supply pressure p 0 and the pressure drop Δp in the cavities of the hydraulic cylinder (load pressure).

При этом фактическое значение текущей скорости движения выходного звена гидроцилиндра не контролируется и не используется при формировании электрического управляющего сигнала, подаваемого на вход электрогидравлического усилителя. Отсутствие обратной связи по текущему значению контролируемого параметра не ограничивает величину несоответствия контролируемого параметра выходного звена гидроцилиндра (в рассматриваемом случае скорости его движения) величине входного управляющего сигнала, что снижает точность работы электрогидравлического следящего привода.In this case, the actual value of the current speed of the output link of the hydraulic cylinder is not controlled and is not used in the formation of the electrical control signal supplied to the input of the electro-hydraulic amplifier. The lack of feedback on the current value of the monitored parameter does not limit the inconsistency of the monitored parameter of the output link of the hydraulic cylinder (in this case, its speed) to the value of the input control signal, which reduces the accuracy of the electro-hydraulic servo drive.

Известный способ применим только для регулирования одного контролируемого параметра: скорости движения выходного звена гидроцилиндра электрогидравлического следящего привода, - то есть обладает ограниченными технологическими возможностями.The known method is applicable only to regulate one controlled parameter: the speed of the output link of the hydraulic cylinder of the electro-hydraulic servo drive, that is, it has limited technological capabilities.

Конструкция большинства электрогидравлических усилителей такова, что площадь проходных сечений их рабочих окон является нелинейной функцией величины электрического управляющего сигнала, подаваемого на вход электрогидравлического усилителя (например, из-за исполнения золотниковой пары с положительным перекрытием, из-за выполнения рабочих окон профилированными). При использовании в гидроприводе таких электрогидравлических усилителей рассматриваемый способ ни при каких условиях не обеспечивает компенсацию влияния изменений давления питания p0 и перепада давлений Δр в полостях гидроцилиндра на величину скорости движения его выходного звена, что сужает область применения способа или делает способ менее эффективным.The design of most electro-hydraulic amplifiers is such that the cross-sectional area of their working windows is a non-linear function of the magnitude of the electrical control signal supplied to the input of the electro-hydraulic amplifier (for example, due to the execution of the spool pair with positive overlap, due to the execution of the working windows profiled). When using such electro-hydraulic amplifiers in a hydraulic actuator, the method under consideration does not under any circumstances compensate for the effect of changes in the supply pressure p 0 and the pressure drop Δp in the hydraulic cylinder cavities on the value of the speed of its output link, which narrows the scope of the method or makes the method less effective.

Скорость движения выходного звена гидроцилиндра однозначно определяется расходом рабочей жидкости, прошедшей через рабочее окно электрогидравлического усилителя, лишь при условии, что на участке между электрогидравлическим усилителем и гидроцилиндром отсутствуют утечки и перетечки рабочей жидкости (например, через зазоры в паре золотник - гильза электрогидравлического усилителя, через подвижное уплотнение между напорной и сливной полостями гидроцилиндра и т.п.), рабочая жидкость несжимаема, а стенки каналов и полостей, в которые она заключена, являются абсолютно жесткими. В действительности рабочая жидкость, которая прошла чрез напорный канал электрогидравлического усилителя, идет не только на заполнение пространства в напорной полости гидроцилиндра, освобождающегося вследствие перемещения его выходного звена, но и на заполнение пространства, появляющегося вследствие сжимаемости самой жидкости и податливости стенок каналов и полостей, в которые она заключена (величина расхода жидкости, связанного с упругими деформациями жидкости и каналов, пропорциональна скорости изменения давления), а также уходит через зазоры в паре золотник - гильза электрогидравлического усилителя в сливную гидролинию и перетекает через подвижное уплотнение между напорной и сливной полостями гидроцилиндра в сливную полость последнего (величина расхода утечек и перетечек рабочей жидкости пропорциональна соответствующим перепадам давления). В результате этого при работе гидропривода появляется дополнительная погрешность в обеспечении требуемой величины скорости движения выходного звена гидроцилиндра, зависящая от текущих значений давления в его рабочих полостях, в напорном и сливном каналах электрогидравлического усилителя, а также скорости изменения давления в нагруженной полости гидроцилиндра. Указанная погрешность может достигать значительной величины и согласно известному способу регулирования скорости движения выходного звена гидроцилиндра никак не компенсируется. Таким образом, одним из основных недостатков известного способа является то, что он не обеспечивает достаточные статическую и динамическую жесткости электрогидравлического следящего привода, следствием чего являются пониженные быстродействие гидропривода и полоса пропускания частот.The speed of the output link of the hydraulic cylinder is uniquely determined by the flow rate of the working fluid passing through the working window of the electro-hydraulic amplifier, only if there are no leaks and overflows of the working fluid in the section between the electro-hydraulic amplifier and the hydraulic cylinder (for example, through the gaps in the spool-sleeve of the electro-hydraulic amplifier pair, through movable seal between the pressure and drain cavities of the hydraulic cylinder, etc.), the working fluid is incompressible, and the walls of the channels and cavities into which it concluded are absolutely tough. In fact, the working fluid that passed through the pressure channel of the electro-hydraulic amplifier goes not only to fill the space in the pressure cavity of the hydraulic cylinder, which is freed up due to the movement of its output link, but also to fill the space that appears due to the compressibility of the liquid itself and the ductility of the walls of the channels and cavities, which it is enclosed (the amount of fluid flow associated with the elastic deformations of the fluid and the channels is proportional to the rate of change of pressure), and also leaves through the gaps in the pair, the slide valve - the sleeve of the electro-hydraulic amplifier into the drain line and flows through the movable seal between the pressure and drain cavities of the hydraulic cylinder into the drain cavity of the latter (the flow rate of leakages and leakages of the working fluid is proportional to the corresponding pressure drops). As a result of this, when the hydraulic drive is operating, an additional error appears in providing the required speed of the output link of the hydraulic cylinder, depending on the current pressure values in its working cavities, in the pressure and drain channels of the electro-hydraulic amplifier, as well as the rate of change of pressure in the loaded cavity of the hydraulic cylinder. The specified error can reach a significant value and according to the known method of regulating the speed of the output link of the hydraulic cylinder is not compensated. Thus, one of the main disadvantages of this method is that it does not provide sufficient static and dynamic stiffness of the electro-hydraulic servo drive, resulting in reduced hydraulic drive speed and frequency bandwidth.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является принятый в качестве прототипа способ управления электрогидравлическим следящим приводом, в состав которого входят: контроллер, гидравлический источник питания, электрогидравлический усилитель и гидроцилиндр, содержащий корпус, поршень со штоком и крышки, ограничивающие рабочие полости гидроцилиндра и перемещение поршня со штоком относительно корпуса гидроцилиндра, - путем изменения площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя, включающий задание кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра, формирование на основе указанного задания соответствующего электрического входного управляющего сигнала, формирование электрических сигналов обратной связи по давлению в рабочих полостях гидроцилиндра и в напорном и сливном каналах электрогидравлического усилителя, формирование электрического сигнала обратной связи по контролируемому кинематическому параметру движения выходного звена гидроцилиндра, вычисление на основе перечисленных сигналов с учетом утечек и перетечек рабочей жидкости, а также сжимаемости жидкости и податливости стенок каналов, величины потребной в текущий момент времени площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя и формирование электрического управляющего сигнала, подаваемого на вход электрогидравлического усилителя и соответствующего на основе экспериментальных данных величине потребной в текущий момент времени площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя [2].Closest to the claimed technical solution is the adopted as a prototype method of controlling an electro-hydraulic servo drive, which includes: a controller, a hydraulic power source, an electro-hydraulic amplifier and a hydraulic cylinder, comprising a housing, a piston with a rod and caps that limit the working cavities of the hydraulic cylinder and move the piston with rod relative to the body of the hydraulic cylinder, - by changing the area of the bore of the working windows of the electro-hydraulic amplifier, including back the kinematic parameters of the motion of the output link of the hydraulic cylinder, the formation on the basis of the specified task of the corresponding electric input control signal, the formation of electrical feedback signals for pressure in the working cavities of the hydraulic cylinder and in the pressure and drain channels of the electro-hydraulic amplifier, the formation of the electrical feedback signal according to the controlled kinematic parameter of the output cylinder link, calculation based on the listed signals, taking into account leaks cc and flow of the working fluid, as well as the compressibility of the fluid and the flexibility of the walls of the channels, the size of the area of the passage section of the working windows of the electro-hydraulic amplifier currently required by the time and the formation of the electrical control signal supplied to the input of the electro-hydraulic amplifier and the current value required on the basis of experimental data the time of the passage area of the working windows of the electro-hydraulic amplifier [2].

Данный способ применим при использовании в качестве задаваемого кинематического и контролируемого параметра как скорости движения выходного звена гидроцилиндра, так и координаты выходного звена и теоретически позволяет обеспечить инвариантность скорости движения выходного звена гидроцилиндра по отношению к колебаниям давления в напорном и сливном каналах электрогидравлического усилителя, к величине нагрузки на выходном звене гидроцилиндра (в пределах рабочего диапазона) и к характеру изменения этой нагрузки во времени, а также к регулировочной характеристике электрогидравлического усилителя. При применении рассматриваемого способа управления электрогидравлическим следящим приводом текущая скорость движения выходного звена гидроцилиндра теоретически всегда равна заданному значению скорости при использовании скорости в качестве контролируемого параметра и прямо пропорциональна отклонению текущей координаты выходного звена гидроцилиндра от заданного значения при использовании координаты выходного звена в качестве контролируемого параметра.This method is applicable when using as the kinematic and controlled parameter both the speed of the output link of the hydraulic cylinder and the coordinates of the output link and theoretically allows for the invariance of the speed of the output link of the hydraulic cylinder with respect to pressure fluctuations in the pressure and discharge channels of the electro-hydraulic amplifier, to the load on the output link of the hydraulic cylinder (within the operating range) and to the nature of the change in this load over time, as well as to p adjustment characteristic of the electro-hydraulic amplifier. When applying the considered method of controlling an electro-hydraulic servo drive, the current speed of the output of the hydraulic cylinder output link is theoretically always equal to the set speed when using speed as a controlled parameter and is directly proportional to the deviation of the current coordinate of the hydraulic cylinder output link from the set value when using the coordinate of the output link as a controlled parameter.

Однако, в силу погрешностей вычислений, связанных с переменностью в процессе работы электрогидравлического привода целого ряда его характеристик, в первую очередь, модуля упругости используемой рабочей жидкости, и невозможностью точного определения мгновенной скорости изменения давления жидкости в рабочей полости гидроцилиндра и на примыкающем к ней участке гидросистемы известный способ управления в действительности не обеспечивает полной независимости скорости движения выходного звена гидроцилиндра от характера изменения нагрузки и приводит при прочих равных условиях к динамическим ошибкам слежения тем большим, чем больше объем рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра.However, due to computational errors associated with the variability during operation of the electro-hydraulic drive of a number of its characteristics, primarily the elastic modulus of the working fluid used, and the inability to accurately determine the instantaneous rate of change of fluid pressure in the working cavity of the hydraulic cylinder and on the adjacent section of the hydraulic system the known control method does not in reality ensure complete independence of the speed of the output link of the hydraulic cylinder from the nature of the change in load ki and leads ceteris paribus to dynamic tracking error the greater, the greater the volume of the working fluid in the cavities of the hydraulic cylinder.

При использовании известного способа управления электрогидравлическим следящим приводом минимальный и максимальный суммарные объемы рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра не изменяются с изменением величины требуемого рабочего хода выходного звена гидроцилиндра, представляющего собой разность между текущими необходимыми максимальным и минимальным значениями координат выходного звена, и определяются максимально необходимым в процессе эксплуатации привода значением рабочего хода выходного звена. В силу этого в случае отработки сигналов, соответствующих диапазону перемещения выходного звена гидроцилиндра, меньшему максимально необходимого значения рабочего хода выходного звена, при прочих равных условиях гидравлическая жесткость привода и, соответственно, его полоса пропускания частот не изменяются. Данное обстоятельство является существенным недостатком известного способа при использовании его для управления электрогидравлическим следящим приводом вибрационных стендов, поскольку при проведении испытаний изделий и конструкций на вибропрочность и виброустойчивость пониженные значения амплитуды либо размаха перемещения стола вибростенда, соединенного с выходным звеном гидроцилиндра, как правило, соответствуют повышенным частотам колебаний (чем меньше амплитуда колебаний, тем выше необходимая частота их выполнения).When using the known method of controlling an electro-hydraulic servo drive, the minimum and maximum total volumes of the working fluid in the cavities of the hydraulic cylinder do not change with the magnitude of the required working stroke of the output link of the hydraulic cylinder, which is the difference between the current required maximum and minimum values of the coordinates of the output link, and are determined by the maximum necessary in the process operation of the drive by the value of the working stroke of the output link. Because of this, in the case of processing signals corresponding to the range of movement of the output link of the hydraulic cylinder, less than the maximum required value of the working stroke of the output link, ceteris paribus, the hydraulic stiffness of the drive and, accordingly, its frequency bandwidth are not changed. This circumstance is a significant disadvantage of the known method when it is used to control the electro-hydraulic servo drive of the vibration stands, since when testing products and structures for vibration resistance and vibration resistance, the reduced values of the amplitude or the range of movement of the table of the vibration bench connected to the output link of the hydraulic cylinder, as a rule, correspond to increased frequencies oscillations (the smaller the amplitude of the oscillations, the higher the required frequency of their execution).

При использовании же известного способа управления электрогидравлическим следящим приводом с уменьшением амплитуды и увеличением частоты колебаний выходного звена гидроцилиндра погрешность в отработке приводом управляющих сигналов при прочих равных условиях увеличивается, что ограничивает частотный диапазон использования привода.When using the known method of controlling an electro-hydraulic follower drive with a decrease in amplitude and an increase in the frequency of oscillations of the output link of the hydraulic cylinder, the error in processing the control signals by the drive increases, ceteris paribus, which limits the frequency range of use of the drive.

Технической задачей, решаемой изобретением, является создание способа управления электрогидравлическим следящим приводом вибростенда, обеспечивающего улучшение динамических характеристик привода (а именно: повышение жесткости привода и расширение тем самым его полосы пропускания частот) при проведении испытаний изделий на вибропрочность и виброустойчивость при пониженных значениях рабочего хода выходного звена гидроцилиндра.The technical problem solved by the invention is the creation of a method for controlling an electro-hydraulic follow-up drive of a vibration stand, providing improved dynamic characteristics of the drive (namely: increasing the stiffness of the drive and thereby expanding its frequency bandwidth) when testing products for vibration resistance and vibration resistance at reduced output travel cylinder link.

Для решения поставленной задачи в известном способе управления электрогидравлическим следящим приводом вибростенда, в состав которого входят: контроллер, гидравлический источник питания, электрогидравлический усилитель и гидроцилиндр, содержащий корпус, поршень со штоком и крышки, ограничивающие рабочие полости гидроцилиндра и перемещение поршня со штоком относительно корпуса гидроцилиндра, - путем изменения площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя, включающем задание кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра, формирование на основе указанного задания соответствующего электрического входного управляющего сигнала, формирование электрических сигналов обратной связи по давлению в рабочих полостях гидроцилиндра и в напорном и сливном каналах электрогидравлического усилителя, формирование электрического сигнала обратной связи по контролируемому кинематическому параметру движения выходного звена гидроцилиндра, вычисление на основе перечисленных сигналов с учетом утечек и перетечек рабочей жидкости, а также сжимаемости жидкости и податливости стенок каналов, величины потребной в текущий момент времени площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя и формирование электрического управляющего сигнала, подаваемого на вход электрогидравлического усилителя и соответствующего на основе экспериментальных данных величине потребной в текущий момент времени площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя, согласно изобретению перед началом виброиспытаний на основании заданных кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра вычисляют рабочий ход выходного звена гидроцилиндра, как разность между расчетными максимальным и минимальным значениями его координат в процессе виброиспытаний, и перемещают одну из крышек гидроцилиндра в его осевом направлении в положение, находящееся относительно другой крышки на расстоянии, равном с минимально допустимым заданным запасом значению вычисленного рабочего хода выходного звена гидроцилиндра, сложенному с длиной поршня гидроцилиндра.To solve the problem in a known method of controlling an electro-hydraulic servo drive of a vibrating stand, which includes: a controller, a hydraulic power source, an electro-hydraulic amplifier and a hydraulic cylinder, comprising a housing, a piston with a rod and caps that limit the working cavities of the hydraulic cylinder and moving the piston with the rod relative to the hydraulic cylinder body , - by changing the area of the bore of the working windows of the electro-hydraulic amplifier, including setting the kinematic parameters of the engine the output of the hydraulic cylinder output link, the formation on the basis of the specified task of the corresponding electrical input control signal, the formation of electrical pressure feedback signals in the working cavities of the hydraulic cylinder and in the pressure and drain channels of the electro-hydraulic amplifier, the formation of the electrical feedback signal according to the controlled kinematic parameter of the output of the hydraulic cylinder, calculation based on the above signals, taking into account leaks and overflows of the working fluid, and also the compressibility of the fluid and the flexibility of the walls of the channels, the size of the area of the passage section of the working windows of the electro-hydraulic amplifier that is currently needed at the current time, and the formation of the electric control signal supplied to the input of the electro-hydraulic amplifier and the size of the current section of the working windows of the electro-hydraulic corresponding to the current time base amplifier, according to the invention before the start of vibration tests based on preset kinema Of the physical parameters of the movement of the output link of the hydraulic cylinder, the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder is calculated as the difference between the calculated maximum and minimum values of its coordinates during vibration testing, and one of the covers of the hydraulic cylinder is moved in its axial direction to a position located relative to the other cover at a distance equal to the minimum allowable predetermined margin value of the calculated working stroke of the output link of the hydraulic cylinder, folded with the length of the piston of the hydraulic cylinder.

Согласно изобретению также перед началом виброиспытаний выходное звено гидроцилиндра перемещают в положение, определяемое из условия обеспечения в процессе виброиспытаний равенства минимального расчетного расстояния между поршнем гидроцилиндра и каждой из крышек половине минимально допустимого заданного запаса по рабочему ходу выходного звена гидроцилиндра.According to the invention, also before the start of vibration testing, the output link of the hydraulic cylinder is moved to a position determined from the condition of ensuring during the vibration testing the equality of the minimum design distance between the piston of the hydraulic cylinder and each of the covers half the minimum allowable predetermined margin along the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder.

Вычисление перед началом виброиспытаний на основании заданных кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра рабочего хода выходного звена гидроцилиндра, как разности между расчетными максимальным и минимальным значениями его координат в процессе виброиспытаний, и перемещение одной из крышек гидроцилиндра в его осевом направлении в положение, находящееся относительно другой крышки на расстоянии, равном с минимально допустимым заданным запасом значению вычисленного рабочего хода выходного звена гидроцилиндра, сложенному с длиной поршня гидроцилиндра, обеспечивает изменение объема рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра и, соответственно, изменение гидравлической жесткости гидроцилиндра. В результате погрешность в отработке электрогидравлическим следящим приводом управляющих сигналов, обусловленная сжимаемостью жидкости, при прочих равных условиях оказывается минимально возможной. Благодаря этому, при проведении испытаний изделий на вибропрочность и виброустойчивость при пониженных значениях рабочего хода выходного звена гидроцилиндра обеспечивается улучшение динамических характеристик привода (а именно: повышение жесткости привода и расширение тем самым его полосы пропускания частот).Calculation before the start of vibration tests based on the set kinematic parameters of the movement of the output link of the hydraulic cylinder of the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder, as the difference between the calculated maximum and minimum values of its coordinates during vibration testing, and the movement of one of the covers of the hydraulic cylinder in its axial direction to a position relative to the other cover at a distance equal to the minimum allowable specified margin value of the calculated working stroke of the output link of the hydraulic cylinder, with dix to the length of the piston cylinder provides a change in the working volume of the liquid in the cavities of the hydraulic cylinder and, accordingly, the change in stiffness of the hydraulic cylinder. As a result, the error in the development of control signals by the electro-hydraulic servo drive due to the compressibility of the liquid, ceteris paribus, is the minimum possible. Due to this, when testing products for vibration resistance and vibration resistance at lower values of the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder, the dynamic characteristics of the drive are improved (namely, increasing the stiffness of the drive and thereby expanding its frequency bandwidth).

Перемещение перед началом виброиспытаний выходного звена гидроцилиндра в положение, определяемое из условия обеспечения в процессе виброиспытаний равенства минимального расчетного расстояния между поршнем гидроцилиндра и каждой из крышек половине вышеупомянутого минимально допустимого заданного запаса по рабочему ходу выходного звена гидроцилиндра обеспечивает в процессе виброиспытаний исключение дополнительной погрешности в отработке электрогидравлическим следящим приводом управляющих сигналов, связанной с возникновением силового контакта поршня гидроцилиндра с крышками последнего.The movement before the start of vibration testing of the output link of the hydraulic cylinder to a position determined from the condition of ensuring during the vibration testing the equality of the minimum design distance between the piston of the hydraulic cylinder and each of the covers half of the aforementioned minimum allowable predetermined margin along the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder ensures during the vibration testing the exclusion of an additional error in the working of the electrohydraulic servo drive control signals associated with silt contact of the piston of the hydraulic cylinder with the covers of the latter.

На чертеже изображена схема электрогидравлического следящего привода вибростенда для осуществления предлагаемого способа управления электрогидравлическим следящим приводом.The drawing shows a diagram of an electro-hydraulic follow-up drive of a vibrating stand for implementing the proposed method for controlling an electro-hydraulic follow-up drive.

Электрогидравлический следящий привод вибростенда включает в свой состав контроллер 1, гидравлический источник питания (например, насосно-аккумуляторную установку) 2, электрогидравлический усилитель (сервоклапан или гидрораспределитель с пропорциональным электрическим управлением) 3, гидроцилиндр 4 и устройство 5 задания (ввода) кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра 4, выполненное, например, в виде сенсорной панели оператора.The electro-hydraulic follow-up drive of the vibration bench includes a controller 1, a hydraulic power source (for example, a pump-accumulator unit) 2, an electro-hydraulic amplifier (servo valve or hydraulic control valve with proportional electric control) 3, a hydraulic cylinder 4 and a device 5 for setting (input) kinematic parameters of the output movement the link of the hydraulic cylinder 4, made, for example, in the form of a touch panel operator.

Гидроцилиндр 4 содержит корпус 6, поршень 7 со штоком 8 и крышки 9 и 10, ограничивающие рабочие полости гидроцилиндра и перемещение поршня 7 со штоком 8 относительно корпуса 6 гидроцилиндра.The hydraulic cylinder 4 includes a housing 6, a piston 7 with a rod 8 and covers 9 and 10, limiting the working cavity of the hydraulic cylinder and the movement of the piston 7 with the rod 8 relative to the housing 6 of the hydraulic cylinder.

Выходным звеном гидроцилиндра 4 может быть как шток 8, так и корпус 6. На чертеже в качестве выходного звена гидроцилиндра 4 показан шток 8. При этом корпус 6 гидроцилиндра 4 соединен со станиной 11 вибростенда, а шток 8 соединен со столом 12 вибростенда, на который устанавливается изделие 13, подлежащее испытанию на вибропрочность и/или виброустойчивость.The output link of the hydraulic cylinder 4 can be both the rod 8 and the housing 6. In the drawing, the rod 8 is shown as the output link of the hydraulic cylinder 4. In this case, the housing 6 of the hydraulic cylinder 4 is connected to the bed 11 of the vibrostand and the rod 8 is connected to the table 12 of the vibrostand a product 13 is installed to be tested for vibration resistance and / or vibration resistance.

Крышка 9 выполнена в виде поршня, подвижного относительно корпуса 6 в осевом направлении гидроцилиндра 4, зафиксирована от поворота относительно корпуса 6, например, посредством штифта, установленного в крышке, и паза, выполненного в корпусе 6 (на чертеже штифт и паз не показаны), и посредством винтовой передачи 14 соединена с валом шагового электродвигателя 15, корпус которого жестко соединен с корпусом 6 гидроцилиндра 4. Шаговый электродвигатель 15 снабжен абсолютным энкодером вращения (датчиком угла поворота вала) 16.The cover 9 is made in the form of a piston movable relative to the housing 6 in the axial direction of the hydraulic cylinder 4, is fixed against rotation relative to the housing 6, for example, by means of a pin installed in the cover and a groove made in the housing 6 (the pin and groove are not shown in the drawing), and by means of a helical gear 14 is connected to the shaft of the stepper motor 15, the housing of which is rigidly connected to the housing 6 of the hydraulic cylinder 4. The stepper motor 15 is equipped with an absolute rotation encoder (shaft angle sensor) 16.

Присоединительный канал для рабочей полости гидроцилиндра 4, ограниченной подвижной крышкой 9 и поршнем 7, выполнен в корпусе 6, а крышка 9 выполнена с хвостовиком 17, обращенным в сторону рабочей полости гидроцилиндра и имеющим диаметр, меньший диаметра внутренней (рабочей) поверхности корпуса 6, и длину, не меньшую величины регулирования хода выходного звена (в рассматриваемом случае штока 8) гидроцилиндра 4.The connecting channel for the working cavity of the hydraulic cylinder 4, limited by the movable cover 9 and the piston 7, is made in the housing 6, and the cover 9 is made with a shank 17 facing the working cavity of the hydraulic cylinder and having a diameter smaller than the diameter of the inner (working) surface of the housing 6, and a length not less than the magnitude of the regulation of the stroke of the output link (in this case, the rod 8) of the hydraulic cylinder 4.

Электрогидравлический усилитель 3 выполнен четырехлинейным и установлен на корпусе 6 гидроцилиндра 4 или в непосредственной близости от гидроцилиндра. При этом рабочие (исполнительные) каналы А и В электрогидравлического усилителя 3 соединены с соответствующими рабочими полостями гидроцилиндра 4, а напорный Р и сливной Т каналы усилителя 3 соединены соответственно с напорной гидролинией 18 и со сливной гидролинией 19 гидравлического источника питания 2.The electro-hydraulic amplifier 3 is made four-linear and mounted on the housing 6 of the hydraulic cylinder 4 or in the immediate vicinity of the hydraulic cylinder. In this case, the working (executive) channels A and B of the electro-hydraulic amplifier 3 are connected to the corresponding working cavities of the hydraulic cylinder 4, and the pressure P and drain T channels of the amplifier 3 are connected respectively to the pressure hydraulic line 18 and to the drain hydraulic line 19 of the hydraulic power source 2.

Система формирования сигнала обратной связи выполнена в виде датчика 20 контролируемого параметра (координаты z или скорости v) выходного звена (в рассматриваемом случае штока 8) гидроцилиндра 4, датчиков 21 и 22 давления соответственно в каналах А и В электрогидравлического усилителя 3 (и фактически в рабочих полостях гидроцилиндра 4), датчиков 23 и 24 давления соответственно в напорном канале Р в сливном Т каналах электрогидравлического усилителя 3. Выходы датчиков 16, 20, …, 24 и выход устройства 5 задания (ввода) кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра 4 подключены к соответствующим входам контроллера 1, один из выходов которого присоединен к управляющему входу электрогидравлического усилителя 3, а другой к управляющему входу шагового электродвигателя 15.The feedback signal generation system is made in the form of a sensor 20 of a controlled parameter (z coordinate or speed v) of the output link (in this case, rod 8) of the hydraulic cylinder 4, pressure sensors 21 and 22, respectively, in channels A and B of the electro-hydraulic amplifier 3 (and actually in the working cavities of the hydraulic cylinder 4), pressure sensors 23 and 24, respectively, in the pressure channel P in the drain T channels of the electro-hydraulic amplifier 3. The outputs of the sensors 16, 20, ..., 24 and the output of the device 5 assignment (input) kinematic motion parameters the output link of the hydraulic cylinder 4 is connected to the corresponding inputs of the controller 1, one of the outputs of which is connected to the control input of the electro-hydraulic amplifier 3, and the other to the control input of the stepper motor 15.

Управление электрогидравлическим следящим приводом вибростенда осуществляется следующим способом.The electrohydraulic servo drive of the vibrating stand is controlled as follows.

Перед началом виброиспытаний с помощью устройства 5 производится задание (ввод) кинематических параметров (закона) движения выходного звена (в рассматриваемом случае штока 8) гидроцилиндра 4, например, частоты и амплитуды изменения скорости движения выходного звена гидроцилиндра 4 (и, соответственно, стола 12 вибростенда), и вид параметра (скорость или координата), который должен использоваться в качестве контролируемого параметра выходного звена гидроцилиндра. В общем случае задаваемый закон движения выходного звена гидроцилиндра 4 может быть сложным, например, полигармоническим.Before the start of vibration tests using device 5, the kinematic parameters (law) of the movement of the output link (in this case, the rod 8) of the hydraulic cylinder 4 are set (for example, the frequency and amplitude of the change in the speed of the output link of the hydraulic cylinder 4 (and, accordingly, the table 12 of the vibrating stand ), and the type of parameter (speed or coordinate) that should be used as a controlled parameter of the output link of the hydraulic cylinder. In the General case, the specified law of motion of the output link of the hydraulic cylinder 4 can be complex, for example, polyharmonic.

На основании заданной информации о законе движения выходного звена гидроцилиндра 4, которая из устройства 5 передается в контроллер 1, в контроллере 1 производится вычисление максимального zmax и минимального zmin значений координаты z выходного звена гидроцилиндра, определяемой как расстояние между поршнем 7 и неподвижной крышкой 10, в процессе виброиспытаний при реализации заданного закона движения при условии, что движение выходного звена начинается при текущем расстоянии zнач0 между поршнем 7 и неподвижной крышкой 10 гидроцилиндра.Based on the specified information about the law of motion of the output link of the hydraulic cylinder 4, which is transferred from the device 5 to the controller 1, in the controller 1, the maximum z max and minimum z min values of the coordinate z of the output link of the hydraulic cylinder, defined as the distance between the piston 7 and the fixed cover 10, are calculated , in the process of vibration testing when implementing a given law of motion, provided that the movement of the output link begins at the current distance z beg0 between the piston 7 and the fixed cover 10 of the hydraulic cylinder.

Далее в контроллере 1 производится вычисление значения zpaб рабочего хода выходного звена гидроцилиндра 4, соответствующего заданному закону движения указанного звена в процессе предстоящий виброиспытаний изделия 13. Zраб=Zmax0-Zmin0.Next, in the controller 1, the value of z pa is calculated for the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder 4, corresponding to the specified law of motion of the specified link during the upcoming vibration tests of the product 13. Z slave = Z max0 -Z min0 .

После этого в контроллере 3 выполняются:After that, in controller 3 are executed:

расчет координаты укр9, которую должна иметь подвижная крышка 9 относительно неподвижной крышки 10 для того, чтобы расстояние Lкp между крышками 9 и 10 было с минимально допустимым заданным запасом Δzзап равно значению вычисленного рабочего хода выходного звена гидроцилиндра 4, сложенному с длиной l п поршня 7: укр9=Lкp=zpaб+l п+Δzзап;calculation of coordinates at kr9 , which the movable cover 9 must have relative to the fixed cover 10 so that the distance L kp between the covers 9 and 10 is with the minimum allowable margin Δz zap equal to the value of the calculated working stroke of the output link of the hydraulic cylinder 4, folded with a length l p piston 7: for kr9 = L kp = z pa + l p + Δz app ;

расчет начальной координаты zнач выходного звена гидроцилиндра 4, при которой в процессе виброиспытаний с заданным законом движения выходного звена обеспечивается равенство минимального расчетного расстояния между поршнем 7 гидроцилиндра и каждой из крышек 9, 10 половине минимально допустимого заданного запаса Δzзап по рабочему ходу выходного звена гидроцилиндра: zнач=zнач0-zmin0+Δzзап/2.calculation of the initial coordinate z of the beginning of the output link of the hydraulic cylinder 4, in which during vibration tests with a given law of motion of the output link, the minimum design distance between the piston 7 of the hydraulic cylinder and each of the covers 9, 10 is equal to half the minimum allowable predetermined margin Δz zap along the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder : z beg = z beg0 -z min0 + Δz zap / 2.

После проведенных вычислений формируются соответствующие управляющие сигналы, которые с выходов контроллера 1 подаются на управляющие входы электрогидравлического усилителя 3 и шагового электродвигателя 15. В результате отработки указанных сигналов, контроль выполнения которых производится с использованием датчиков 20 и 16, выходное звено гидроцилиндра 4 перемещается в положение, при котором расстояние между поршнем 7 и неподвижной крышкой 10 гидроцилиндра принимает значение zнач, а подвижная крышка 9 перемещается в положение, при котором расстояние между ней и неподвижной крышкой 10 принимает значение Lкр.After the calculations, the corresponding control signals are generated, which are supplied from the outputs of the controller 1 to the control inputs of the electro-hydraulic amplifier 3 and the stepper motor 15. As a result of processing these signals, the monitoring of which is performed using sensors 20 and 16, the output link of the hydraulic cylinder 4 is moved to the position in which the distance between the piston 7 and the fixed cover 10 of the hydraulic cylinder takes the value z beg , and the movable cover 9 moves to a position at which m the distance between it and the fixed cover 10 takes the value of L cr .

В результате при каждом текущем значении координаты выходного звена гидроцилиндра 4 в процессе последующего выполнения виброиспытаний с заданным законом движения выходного звена гидроцилиндра 4 объем рабочей жидкости в рабочих полостях гидроцилиндра является практически минимально возможным.As a result, at each current value of the coordinate of the output link of the hydraulic cylinder 4 during the subsequent vibration tests with the specified law of motion of the output link of the hydraulic cylinder 4, the volume of the working fluid in the working cavities of the hydraulic cylinder is practically the minimum possible.

С момента начала виброиспытаний в самом контроллере 1 постоянно формируется сигнал, соответствующий заданному закону движения во времени выходного звена гидроцилиндра 4, а на входы контроллера 1 постоянно поступают: сигнал обратной связи по текущему значению контролируемого параметра (скорости движения или координате выходного звена гидроцилиндра 4) от датчика 20 контролируемого параметра, сигналы обратной связи по давлению в рабочих А и В, напорном Р и сливном Т каналах электрогидравлического усилителя 3 от датчиков давления соответственно 21, 22, 23 и 24. На основе перечисленных сигналов в контроллере с учетом утечек и перетечек рабочей жидкости, а также сжимаемости жидкости и податливости стенок каналов производится вычисление потребной в текущий момент времени величины площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя 3 и формирование электрического управляющего сигнала, подаваемого на вход электрогидравлического усилителя 3 и соответствующего на основе экспериментальных данных величине потребной в текущий момент времени площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя.Since the start of vibration tests in the controller 1 itself, a signal is constantly generated that corresponds to a given law of movement in time of the output link of the hydraulic cylinder 4, and the inputs of the controller 1 are constantly receiving: feedback signal from the current value of the controlled parameter (speed or coordinate of the output link of the hydraulic cylinder 4) from sensor 20 of the controlled parameter, feedback signals for pressure in the working A and B, pressure P and drain T channels of the electro-hydraulic amplifier 3 from pressure sensors Nos. 21, 22, 23, and 24. Based on the signals listed in the controller, taking into account leaks and overflows of the working fluid, as well as the compressibility of the fluid and the flexibility of the walls of the channels, the current area of the working section of the working windows of the electro-hydraulic amplifier 3 is calculated and the electric a control signal supplied to the input of the electro-hydraulic amplifier 3 and corresponding, on the basis of experimental data, to the size of the area of passage through section of the working windows of the electro-hydraulic amplifier.

Например, для случая, когда в соответствии с заданным законом движения выходного звена гидроцилиндра 4 должно происходить увеличение координаты z (увеличение расстояния между поршнем 7 и неподвижной крышкой 10), то есть увеличение объема рабочей полости гидроцилиндра, соединенной с каналом А электрогидравлического усилителя 3, что соответствует положительному значению исходного управляющего сигнала xупр, вычисления производятся по формулам:For example, for the case when, in accordance with the given law of motion of the output link of the hydraulic cylinder 4, an increase in the z coordinate (an increase in the distance between the piston 7 and the fixed cover 10) should occur, that is, an increase in the volume of the working cavity of the hydraulic cylinder connected to the channel A of the electro-hydraulic amplifier 3, which corresponds to a positive value of the original control signal x control , the calculations are performed according to the formulas:

Figure 00000003
Figure 00000003

Figure 00000004
Figure 00000004

где QА.н - вычисляемое в контроллере 3 необходимое значение расхода рабочей жидкости через канал А электрогидравлического усилителя 3,where Q A. n - calculated in the controller 3, the required value of the flow rate of the working fluid through channel A of the electro-hydraulic amplifier 3,

Figure 00000005
Figure 00000005

Aр.о.А - площадь проходного сечения рабочего окна электрогидравлического усилителя 3, через которое жидкость поступает через канал А в рабочую полость гидроцилиндра 4 или вытекает из нее;A r.o.A - the area of the bore of the working window of the electro-hydraulic amplifier 3, through which the liquid enters through the channel A into the working cavity of the hydraulic cylinder 4 or flows out of it;

Xрассогл - сигнал рассогласования;X disagree - error signal;

АА - эффективная площадь поршня гидроцилиндра 4 со стороны его рабочей полости, соединенной с каналом А электрогидравлического усилителя 3;And A is the effective area of the piston of the hydraulic cylinder 4 from the side of its working cavity, connected to channel A of the electro-hydraulic amplifier 3;

kут.А - коэффициент утечек рабочей жидкости для участка электрогидравлического следящего привода, присоединенного к каналу А электрогидравлического усилителя 3;k ut.A - leakage rate of the working fluid for the plot of the electro-hydraulic servo drive connected to channel A of the electro-hydraulic amplifier 3;

kперет - коэффициент перетечек рабочей жидкости между участками электрогидравлического следящего привода, присоединенными к каналам А и В электрогидравлического усилителя 3;k pere is the coefficient of leakage of the working fluid between the sections of the electro-hydraulic servo drive connected to channels A and B of the electro-hydraulic amplifier 3;

VA - текущее значение объема рабочей жидкости на участке электрогидравлического следящего привода, соединенном с каналом А электрогидравлического усилителя 3,V A - the current value of the volume of the working fluid in the area of the electro-hydraulic servo drive connected to channel A of the electro-hydraulic amplifier 3,

VA=VA0+AAz;V A = V A0 + A A z;

VA0 - значение объема рабочей жидкости на участке электрогидравлического следящего привода, соединенном с каналом А электрогидравлического усилителя 3, при z=0;V A0 is the value of the volume of the working fluid in the area of the electro-hydraulic servo drive connected to channel A of the electro-hydraulic amplifier 3, at z = 0;

ЕА - приведенный модуль объемной упругости участкаE A - reduced modulus of bulk elasticity of the plot

электрогидравлического следящего привода, присоединенного к каналу А электрогидравлического усилителя 3;an electro-hydraulic servo drive connected to channel A of the electro-hydraulic amplifier 3;

pа, pв, - значения давления рабочей жидкости, соответствующие сигналам pp,pв датчиков 21, 22, 23 и 24;p a , p c , are the values of the working fluid pressure corresponding to the signals p p , p in the sensors 21, 22, 23 and 24;

μ - коэффициент расхода рабочего окна электрогидравлического усилителя 3;μ is the flow coefficient of the working window of the electro-hydraulic amplifier 3;

ρ - плотность рабочей жидкости.ρ is the density of the working fluid.

t - время.t is time.

Следует отметить, что при хупр≥0 и QА.н<0 канал А электрогидравлического усилителя 3 подлежит соединению с его сливным каналом Т, а канал В - с его напорным каналом Р (отрицательное значение площади Ар.о.А соответствует соединению канала А электрогидравлического усилителя 3 с его сливным каналом Т).It should be noted that for x control ≥ 0 and Q A.n <0, channel A of the electro-hydraulic amplifier 3 is to be connected to its drain channel T, and channel B to its pressure channel P (a negative value of the area A r.o.A corresponds to the connection channel A of the electro-hydraulic amplifier 3 with its drain channel T).

С учетом утечек и перетечек рабочей жидкости, а также сжимаемости жидкости и податливости стенок каналов и полостей, в которых она заключена, расход QA рабочей жидкости через канал А электрогидравлического усилителя 3 в соответствии с уравнением неразрывности связан со скоростью движения v выходного звена гидроцилиндра 4 следующим образом:Taking into account leaks and overflows of the working fluid, as well as the compressibility of the fluid and the flexibility of the walls of the channels and cavities in which it is enclosed, the flow rate Q A of the working fluid through the channel A of the electro-hydraulic amplifier 3 in accordance with the continuity equation is related to the speed v of the output link of the hydraulic cylinder 4 as follows way:

Figure 00000006
Figure 00000006

При обеспечении равенства QA,H=QA на основании выражений (3) и (4):While ensuring the equality Q A , H = Q A based on the expressions (3) and (4):

Figure 00000007
Figure 00000007

При использовании в качестве контролируемого параметра координаты z выходного звена гидроцилиндра 4 исходный управляющий сигнал хупр равен:When using as a controlled parameter the coordinate z of the output link of the hydraulic cylinder 4, the initial control signal x control is equal to:

Figure 00000008
Figure 00000008

а сигнал рассогласования:and the error signal:

Figure 00000009
Figure 00000009

где zзад - текущее заданное значение координаты z выходного звена гидроцилиндра 4 (входной сигнал); kv - коэффициент усиления.where z ass - the current set value of the coordinate z of the output link of the hydraulic cylinder 4 (input signal); k v is the gain.

В данном случае согласно выражениям (5), (6), (7):In this case, according to the expressions (5), (6), (7):

Figure 00000010
Figure 00000010

то есть текущая скорость движения v выходного звена гидроцилиндра прямо пропорциональна отклонению текущего значения координаты z от ее заданного значения zзад.that is, the current speed v of the output link of the hydraulic cylinder is directly proportional to the deviation of the current value of the coordinate z from its predetermined value z ass .

При использовании в качестве контролируемого параметра скорости движения v выходного звена гидроцилиндра 4 исходный управляющий сигнал xупр равен:When used as a controlled parameter of the speed of movement v of the output link of the hydraulic cylinder 4, the initial control signal x control is equal to:

Figure 00000011
Figure 00000011

а сигнал рассогласования:and the error signal:

Figure 00000012
Figure 00000012

где vзад - текущее заданное значение скорости движения v выходного звена гидроцилиндра 4 (входной сигнал);where v ass - the current set value of the speed v of the output link of the hydraulic cylinder 4 (input signal);

kос - коэффициент обратной связи.k OS - feedback coefficient.

Для такого привода согласно выражениям (5), (9), (10):For such a drive according to the expressions (5), (9), (10):

Figure 00000013
Figure 00000013

то есть текущая скорость движения v выходного звена гидроцилиндра равна ее текущему заданному значению vзад.that is, the current speed v of the output link of the hydraulic cylinder is equal to its current predetermined value v ass .

На практике точно обеспечить равенство QА.н=QА не представляется возможным в связи с погрешностью вычисления в контроллере 3, главным образом, составляющей расхода рабочей жидкости: (VA/EA)dpА/dt, - обусловленной сжимаемостью жидкости и податливостью стенок каналов. Причиной этого являются как переменность в процессе эксплуатации гидропривода приведенного модуля упругости ЕА, так и невозможность точного определения мгновенной скорости изменения давления жидкости dpA/dt путем численного дифференцирования на основании сигнала соответствующего датчика давления.In practice, it is impossible to precisely ensure the equality Q A.n = Q A due to the error in the calculation in controller 3, mainly, of the component of the working fluid flow: (V A / E A ) dp A / dt, due to the compressibility of the fluid and the compliance the walls of the channels. The reason for this is both the variability during operation of the hydraulic drive of the reduced modulus of elasticity E A and the impossibility of accurately determining the instantaneous rate of change of fluid pressure dp A / dt by numerical differentiation based on the signal of the corresponding pressure sensor.

В результате полная независимость (инвариантность) скорости движения выходного звена гидроцилиндра от характера изменения нагрузки в соответствии с выражениями (8) и (11) не обеспечивается.As a result, complete independence (invariance) of the speed of the output link of the hydraulic cylinder from the nature of the load change in accordance with expressions (8) and (11) is not ensured.

Очевидно, что при прочих равных условиях величина возникающих по вышеуказанной причине динамических ошибок в воспроизведении заданного закона движения выходного звена электрогидравлического следящего привода тем меньше, чем меньше величина VA, которая в основном определяется объемом рабочей жидкости в рабочей полости гидроцилиндра.It is obvious that, ceteris paribus, the magnitude of the dynamic errors arising for the above reason in reproducing the given law of motion of the output link of the electro-hydraulic servo drive, the smaller the smaller the value of V A , which is mainly determined by the volume of the working fluid in the working cavity of the hydraulic cylinder.

Поскольку согласно предлагаемому способу управления электрогидравлическим следящим приводом вибростенда при каждом текущем значении координаты выходного звена гидроцилиндра в процессе выполнения виброиспытаний с заданным законом движения выходного звена объем рабочей жидкости в рабочих полостях гидроцилиндра является практически минимально возможным, то динамическая погрешность в работе привода при прочих равных условиях является также пониженной, благодаря чему расширяется полоса пропускания частот вибростенда при проведении испытаний изделий на вибропрочность и виброустойчивость при пониженных значениях рабочего хода выходного звена гидроцилиндра.Since according to the proposed method for controlling the electro-hydraulic servo drive of the vibrostand at each current value of the coordinate of the output link of the hydraulic cylinder during vibration tests with a given law of movement of the output link, the volume of the working fluid in the working cavities of the hydraulic cylinder is practically the smallest possible, the dynamic error in the drive’s work, all other things being equal, also lowered, due to which the bandwidth of the vibrostand frequencies is expanded during Vibration test products and vibration at low values of the output link of the working stroke of the hydraulic cylinder.

Применение заявляемого способа в электрогидравлических следящих приводах вибростендов создает предпосылки для повышения эффективности их использования.The use of the proposed method in electro-hydraulic servo drives of vibration stands creates the prerequisites for increasing the efficiency of their use.

Литературные источникиLiterary sources

1. Гидропривод дроссельного регулирования: Авторское свидетельство СССР №1225932. МПК F15B 9/03. Заявлено 02.04.84. Опубликовано 23.04.86.1. Hydraulic throttle control: USSR author's certificate No. 1225932. IPC F15B 9/03. Declared 04/02/84. Posted on 04/23/86.

2. Способ регулирования контролируемого параметра выходного звена гидродвигателя электрогидравлического следящего привода: Патент на изобретение RU №2206804. МПК F15B 9/03. Заявлено 23.07.2001. Опубликовано 20.06.2003.2. The method of regulating the controlled parameter of the output link of the hydraulic motor of an electro-hydraulic servo drive: Patent for invention RU No. 2206804. IPC F15B 9/03. Declared July 23, 2001. Published on June 20, 2003.

Claims (2)

1. Способ управления электрогидравлическим следящим приводом вибростенда, в состав которого входят: контроллер, гидравлический источник питания, электрогидравлический усилитель и гидроцилиндр, содержащий корпус, поршень со штоком и крышки, ограничивающие рабочие полости гидроцилиндра и перемещение поршня со штоком относительно корпуса гидроцилиндра, путем изменения площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя, включающий задание кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра, формирование на основе указанного задания соответствующего электрического входного управляющего сигнала, формирование электрических сигналов обратной связи по давлению в рабочих полостях гидроцилиндра и в напорном и сливном каналах электрогидравлического усилителя, формирование электрического сигнала обратной связи по контролируемому кинематическому параметру движения выходного звена гидроцилиндра, вычисление на основе перечисленных сигналов с учетом утечек и перетечек рабочей жидкости, а также сжимаемости жидкости и податливости стенок каналов величины потребной в текущий момент времени площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя и формирование электрического управляющего сигнала, подаваемого на вход электрогидравлического усилителя и соответствующего на основе экспериментальных данных величине потребной в текущий момент времени площади проходного сечения рабочих окон электрогидравлического усилителя, отличающийся тем, что перед началом виброиспытаний на основании заданных кинематических параметров движения выходного звена гидроцилиндра вычисляют рабочий ход выходного звена гидроцилиндра как разность между расчетными максимальным и минимальным значениями его координат в процессе виброиспытаний и перемещают одну из крышек гидроцилиндра в его осевом направлении в положение, находящееся относительно другой крышки на расстоянии, равном с минимально допустимым заданным запасом значению вычисленного рабочего хода выходного звена гидроцилиндра, сложенному с длиной поршня гидроцилиндра.1. A method for controlling an electro-hydraulic follow-up drive of a vibrating stand, which includes: a controller, a hydraulic power source, an electro-hydraulic amplifier and a hydraulic cylinder, comprising a housing, a piston with a rod and caps that limit the working cavities of the hydraulic cylinder and moving the piston with the rod relative to the hydraulic cylinder body by changing the area the cross section of the working windows of the electro-hydraulic amplifier, including setting the kinematic parameters of the movement of the output link of the hydraulic cylinder, based on the specified task of the corresponding electrical input control signal, the formation of electrical pressure feedback signals in the working cavities of the hydraulic cylinder and in the pressure and drain channels of the electro-hydraulic amplifier, the formation of the electrical feedback signal according to the controlled kinematic parameter of the movement of the output link of the hydraulic cylinder, calculation based on the listed signals taking into account leaks and overflows of the working fluid, as well as the compressibility of the fluid and the flexibility of the the channel channel of the size of the area of the working section of the working windows of the electro-hydraulic amplifier and the formation of the electric control signal supplied to the input of the electro-hydraulic amplifier and corresponding, based on experimental data, the size of the area of the working area of the working windows of the electro-hydraulic amplifier, currently needed, characterized in that before the start of vibration tests based on the specified kinematic parameters of the movement of the output link the hydraulic cylinder calculate the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder as the difference between the calculated maximum and minimum values of its coordinates during vibration testing and move one of the cylinder covers in its axial direction to a position located relative to the other cover at a distance equal to the minimum allowable specified margin value of the calculated working stroke the output link of the hydraulic cylinder, folded with the length of the piston of the hydraulic cylinder. 2. Способ управления электрогидравлическим следящим приводом вибростенда по п. 1, отличающийся тем, что перед началом виброиспытаний выходное звено гидроцилиндра перемещают в положение, определяемое из условия обеспечения в процессе виброиспытаний равенства минимального расчетного расстояния между поршнем гидроцилиндра и каждой из крышек половине минимально допустимого заданного запаса по рабочему ходу выходного звена гидроцилиндра.2. The method of controlling the electrohydraulic servo drive of the vibration bench according to claim 1, characterized in that before the start of vibration testing, the output link of the hydraulic cylinder is moved to a position determined from the condition of ensuring during vibration testing the equality of the minimum calculated distance between the hydraulic cylinder piston and each of the caps to half the minimum allowable supply on the working stroke of the output link of the hydraulic cylinder.
RU2017144475A 2017-12-18 2017-12-18 Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive RU2671928C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144475A RU2671928C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017144475A RU2671928C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2671928C1 true RU2671928C1 (en) 2018-11-07

Family

ID=64103400

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017144475A RU2671928C1 (en) 2017-12-18 2017-12-18 Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2671928C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117071521A (en) * 2023-06-13 2023-11-17 重庆交通大学 Intelligent loading test system and method for ship lock gate structure

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU941700A1 (en) * 1980-03-12 1982-07-07 Ордена Трудового Красного Знамени Экспериментальный Научно-Исследовательский Институт Металлорежущих Станков Hydraulic servo drive
US5829336A (en) * 1994-03-09 1998-11-03 Hartmann & Lammle Gmbh & Co., Kg Hydraulic drive unit
RU2206804C2 (en) * 2001-07-23 2003-06-20 Бодров Валерий Владимирович Method for adjusting controlled variable of hydraulic-motor output section in electrohydraulic servodrive
RU2268400C1 (en) * 2004-04-19 2006-01-20 Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД" ОАО "ПМЗ ВОСХОД" Electrohydraulic servo drive

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU941700A1 (en) * 1980-03-12 1982-07-07 Ордена Трудового Красного Знамени Экспериментальный Научно-Исследовательский Институт Металлорежущих Станков Hydraulic servo drive
US5829336A (en) * 1994-03-09 1998-11-03 Hartmann & Lammle Gmbh & Co., Kg Hydraulic drive unit
RU2206804C2 (en) * 2001-07-23 2003-06-20 Бодров Валерий Владимирович Method for adjusting controlled variable of hydraulic-motor output section in electrohydraulic servodrive
RU2268400C1 (en) * 2004-04-19 2006-01-20 Открытое акционерное общество "Павловский машиностроительный завод ВОСХОД" ОАО "ПМЗ ВОСХОД" Electrohydraulic servo drive

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117071521A (en) * 2023-06-13 2023-11-17 重庆交通大学 Intelligent loading test system and method for ship lock gate structure

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Feng et al. Identification and compensation of non-linear friction for a electro-hydraulic system
CN107194019B (en) Opening degree adjusting method and device of throttle valve
CN1821587B (en) Air pressure cylinder for positioning control
RU2671928C1 (en) Method of controlling electrohydraulic shaker servo drive
JP3754583B2 (en) Hydraulic system parameter identification method
JP6164528B2 (en) Hydraulic drive device
US7266467B1 (en) Method to calibrate hydraulic flow valves in situ
JP2010180913A (en) Single rod double-acting cylinder and testing machine
UA24609U (en) Triaxial compression machine
KR102205095B1 (en) Servo actuator
Bhaumik et al. Design & development of test rig for investigation of contact mechanics phenomena in reciprocating hydraulic seals
Fulbright et al. Dynamic response of pressure compensated variable displacement linkage pump
JP6836341B2 (en) Cylinder control device
CN104564634A (en) Pumping frequency control method, pumping frequency control system and pumping equipment
EP3808994A1 (en) Performance enhancement of controllers for varying temperature conditions in hydraulic actuators
Esfandiari et al. Controller design and stability analysis of output pressure regulation in electrohydrostatic actuators
JP6081232B2 (en) Hydraulic device, hydraulic system, control method of hydraulic device, and control method of hydraulic system
RU2206804C2 (en) Method for adjusting controlled variable of hydraulic-motor output section in electrohydraulic servodrive
CN102563182B (en) Method for adjusting control parameters of servo controller for electro-hydraulic linear displacement servo system
JP3768917B2 (en) Friction force and viscous damping coefficient measurement method
CN113220044A (en) Control device, control method, and control program for hydraulic servo valve
Haas et al. Optimal digital hydraulic feed-forward control applied to simple cylinder drives
JP5563173B1 (en) Hydraulic device and control method of hydraulic device
Saleem Pilot operated cartridge valve-Dynamic characteristics measurements for energy efficient operation and application
Viersma Investigations into the accuracy of hydraulic servomotors