Способ управления торможением механизма

Способ управления торможением механизма

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

< 827338

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявле го 1.06.73 (21) 2768551/27-11 с присоединением заявки № 2768552/11 (23) Приоритет— (43) Опубликовано 07.05.81. Бюллетень ¹ 17 (45) Дата опубликования описания 26.06.81 (51) Ч К 1 з В 60 Т 8/00

F 16 D 57/06

Государственный комитет ио делам изобретений и открытий

53) УДК 629 113 (088.8) (72) Авторы изобретения

А. А. Быстров и В. А. Парамошко

Новочеркасский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт имени Серго Орджоникидзе!

I (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ТОРМО)КЕНИЕМ

МЕХАНИЗМА (V C — S)m

А)в

С ) 10

m VFC — S

tF= — — — !и

С 1 лС вЂ” З

15 где S—

1 л—

L—

11„.

m—

С—

25

С=

m,(Ug — VF) L — Хд

Изобретение относится к системам управление средствами транспорта и может быть использовано для управляемого торможения статически уравновешенных и неуравновешенныхх механизмов.

Известен способ управления торможен|ием механицизма, заключающийся в том, что определяют текущую координату на пути перемещения, окорость и массу механизма, задают конечные координату и скорость, в соответствии с которыми регулируют тормозное усилие,(1).

Однако известное техническое решение обеспечивает недостаточно высокую точность останова механизма в конечной коорди нате,,поскольку в нем не учитываются действующие на движущийся механизм усилия..

Цель изобретения — повышение точности останова механизма в конечной координате. Эта цель достигается тем, что измеряют действующее на механизм внешнее усилие, причем тормозное усилие создают гидравлическим демпфирующим устройством, в котором изменяют сечение перепускного канала пропорционально коэффициенту демпфирования, который определяют для статически неуравновешен ного механизма из оистемь1 уравнений

à — — tF Д

L — А — А.,е — — tr- = — 0

Х дС - + (VAC — S)m

А, =

С - действующее на механизм внешнее усилие; время достижения механизмом конечной координаты; текущая координата механизма; текущая скорость механизма; конечная координата механизма; конечная скорость механизма; масса движущегося механизма; коэффициент демпфирования, а для статически уравновешенного механизма по формуле

827338

15 с

Л = А, +А,.е " + —

С тХ+ C (t)Х = 5К), — Я с

Х=A,—,-А е

С (4) С

А2с 1 С

35 (1 А С вЂ” S) m

С- (6) (7) 45 т (VpC — S

С IBIV,C 5) (8) тХ+СХ = S, (2) 128л, 1а

60 (9) причем при достижении конечной координаты полностью перекрывают перепускнoi канал демпфпрующего устройства.

Принятый способ управления основан на параметрическом методе. Регулируемым парамегром выбран коэффициент демлфирующего устройства тормоза вязкого тре. .ни я.

Для случая статически неуравновешен1ного меха1низма, торможение которого осуществляют гидравлическим демпфирующим устройством с регулируемым коэффициентом демпфирования, его движение будет происходить в соответствии с уравнением где m — масса движущегося механизма;

С(() — коэффициент демпфирования демпфирующего устройства— регулируемый параметр;

Х вЂ” скорость;

S(t) — действующее на механизм внешнее усилие.

Если в процессе работы механизма измерять координату Х, ее производную Х, изменяющуюся величину S(t) и принять при расчете массу меха1низма постоянной, то в рассматриваемом дифференциальном уравнении остается неизвестным тольке регулируемый параметр — коэффициент демпфирования C(t).

Для определения коэффициента демпфирования принят метод, когда нестационарная система, о п исываемая уравнением (1), заменяется эквивалентной системой с постоянными коэффициентами. Методы стационарных систем используются для промежутков с принятыми постоян1ными коэффициентами, предполагая, что последующее движение системы будет стационарным и на систему не будут действовать случайные возмущения. На следующем промежутке, после измерения необходимых параметров движения механизма, расчет регулируемого параметра производят для данного промежутка и т. д. вплоть до оконча1ния движения.

Тогда уравнение (1) должно быть представлено как стационарное в виде где m, С вЂ” постоянные коэффициенты;

S — постоянное усилие.

Для определен1ия величины коэффициента демпфирования С, обеспечивающего при его установке на демпфирующем устройстве подход механизма к точке стопорения (конечной координате) с заданной малой скоростью, решают дифферинциальное уравнение (2) при следующих условиях: — начальные условия — значения параметров движения механизма, измеренные

;,àò÷èêàìè, например, в точке пути А: а) текущая координата Х„= Х4, б) текущая скорость Х„=- Vz, — конечные условия — значение параметров движения механизма, задан1ные для точки стапорения F: а) координата Х;; = 1., где L — конечная координата механизма: б) скорость Л,=- "р-, где Vr — конечная скорость.

Решением уравнения (2) оудет

20 Для определения А, и А,. составляют систему уравнений

З0 Решая систему уравнений (4) при указанных выше начальных условиях, получают коэффициенты дифференциального уравнения

ХАС - ; (V C — S)m

А,——

При конечных условиях система дифференциальных уравнений,преобразуется с

L — А,— А.,е — - 4-=- О;

При совместном решении системы алгебраических трансцендентных уравнений (5 — 18) с применением специальных методов 1и вычислительной техники находят значение коэффициента демпфирования С.

Сечение перепускного канала демпфирующего устройства определяют по широко известному выражению где д — коэффициент 3,14;

p — коэффициент вязкости тормозной

65 жидкости;

827338

l — длина перепускного на нала демпфирующего устройства;

o — площадь поршня демпфирующего устройства.

Для случая статически уравновешенного механизма, торможение которого осуществляют гидравлическим демпфирующим устройством с регулируемым коэффициентом демпфирования, его движение будет происходить в соответствии с урав- 10

i.(:ÍÈ(.Ì (10) тХ+ С(ЦХ = О.

Коэффициент демпфирования С, обеспе- 15 чивающий при его установке на демпфирующем устройстве подход механизма к точке стопорения с заданной малой скоростью, определяют при решении дифферен циального уравнения (10), учитывая 20 начальные и конечные условия, аналогичные описанном 1 выше.

Решением уравнения (10), представленного в стационарном виде, будет

25 с

Х=А -1 А е

Для получения алгебраического уравнения, при решении которого может быть определен коэффициент демпфирования

С демпфирующего устройства тормоза вязкого трения, составляют систему дифференциальных уравнений

35 с

/, Л =-Л,— А е с

С

Х= — — А,е

40 (12) Решая систему дифференциальных уравнений (12) при указанных выше на- 45 чальных условиях, получают коэффициенты дифференциального уравнения

ХАС вЂ”, Vzm

50

А = — < m г=

С (14) с — — (m P..

L=À,+À ге

60 (15) с

1б. = — Лге т (16) 55

При конечных условиях система дифференциальных уравнений (12) преобразуется

Преобразуя дифференциальнсе уравнение (15) с учетом (13, 14, 16), находят формулу для аналитического расчета коэффициента демпфирован...п С и (Г» — .)

С = — -- —,—— (17)

Дрссселпруя персгускпой канал так, чтобы величина его сечения соответствовала значению, найденному лз выражения (9), получают тормознсе уси.-ис от сопротивления жидкости дви>кеп.:по поршня демпфирующего устройства, сбеспечивающее подход механизма к конечной координате L с заданной малой скоростью, равной Гр.

Выбирая скорость в точке стопорения (VF ) заранее достаточно малой, осуществляют остановку мсхаш;зма практичсски в точке с конечной ксо„ . ииатой L. Кроме того, в момент стопорения автоматически осуществляют полное,перекрытие перепускного канала дам пфирующсго устройства.

Устройство управления, реализующее способ, изображено на чертеже. Для определения координаты Х механизма 1 устройство содержит датчик 2, для определения скорости Х вЂ” датчик 8 для определения ускорения X — датчик 4, для определения усилия, создаваемого демпфирующим устройством,— датчик 5. Датчики присоединены к вычислительному блоку б, предназначенному для расчета коэффициента демпфирования С. Для изменения сечения перепускного канала демпфпрующего устройства имеется блок 7. Демпфирующее устройство 8 лредставляет собой нелинейное звено, состоящее из идеального дифференцирующего звена 9, звена 10 изменения коэффициента демпфирования и блока перемножения 11.

Для осуществления торможения механизма в одной из точек траектории движения механизма, например в точке А, измеряют датчиками координату U (Х); скорость. U (X); ускорение Уг(Х); усилие (/4(СХ), создаваемое демпфирующим устройством. B соответствии с измеренными величинами: ускорением и усилением и заданной массой для статически неуравновешенного механизма вычисляют действующее на него усилие. По измеренным, заданным и предварительно рассчитанным величинам вычисляют в вычислительном устройстве б величину коэффициента демпфирования Uq(C). Посредством блока 7 изменяют сечение б перепускного канала демпфирующего устройства пропорционально рассчитанному коэффициенту демпфирования. Демпфцрующим устройством создают тормозное усилие, обеспечивающее при неизменном действующем усилили S и отсутствии случайных возмущаю827338

ХлС - (VAС вЂ” Sjm

1 Сз (VA С вЂ” S)m 12

С VAÑ вЂ” Я

Формула изобретения

Способ управления торможением механизма, заключающийся в том, что определяют текущую координату на пути перемещен|ия, скорость и массу механизма, задают конечные координату и скорость, в соответствии с которыми регулируют тормозное усилие, о т л и ч а ю щ,и и с я тем, что, с целью повышения точности останова механизма в конечной координате, измеряют действующее на механизм внешнее 25 усилие, пр ичем тормозное усилие создают гидравлическим двмпфи рующим устройством, в котором изменяют сечение перепу скного канала пропорционально коэффициенту демпфирования, котор ый оп р еде- 3О ляют для статически неуравновешенного механизма из системы уравнений: с — — f д

L — А,— А,,е — — t =0;

С=

m(VA — Vz) L — ХА

Источник информации, принятый во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР

35 № 319512, кл. В б1 1 3/06, 07.10.70 (прототип) .

Составитель В Парамошко

Техред И. Заболотнова

Редактор О. Иванова

Корректор С. Файн Заказ 576/515 Изд. № 355 Тираж 749 Подписное г1Г10 «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Тип. Харьк. фил, пред. «Патент» щ их усилий подход механизма к заданной точке с конечной координатой L с заданной малой скоростью V .

Если изменяется действующее на механизм усилие, то описанные операции повторяют вплоть до его стопорения. В точке стопорения полностью перекрывают перепусиной канал демпфирующего устройства.

При этом механизм застопоривается.

Применение способа обеспечивает высокую точность останова механизма в заданной точке, где 5 — действующее на механизм внешнее усилие;

/р- — время достижения механизмом конечной координаты;

XA — текущая координата механизма;

V А — текущая скорость механизма;

L — конечная координата механизма;

Vp — конечная скорость механизма; т — масса движущегося механизма;

С вЂ” коэффициент демпфирования; а для статически уравновешенного механизма — по формуле пв ичем при достиокении конечной координаты полностью перекрывают перепускной канал демпфирующего устройства.