Электрогидравлический следящий привод

Электрогидравлический следящий привод

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советсних

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 2301.80 (21) 2878224/18-24 ()М. ) Л з с присоединением заявки HP(23) Приоритет

G 05 В 11/1б

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий

Опубликовано 3(10781, Бюллетень МЗ 28

Дата опубликования описания 300781 (53) УДК 62-50 (088.8) (72) Автор изобретения

В ° А. Пушкин (71) Заявитель (54) ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩИЙ ПРИВОД

Изобретение относится к электрогидравлическим следящим приводам и может быть-использовано При построении резервированных приводов систем автоматического и дистанционного управления.

Наиболее близким к предлагаемому является электрогидравлический следящий привод, содержащий последовательно соединенные датчик обратной связи, первый сумматор, усилитель, исполнительный механизм, датчик положения, второй сумматор, компаратор и ключ, и последовательно соединенные третий сумматор, интегратор и инвертор, выход которого соединен со вторым входом второго сумматора и первым входом третьего сумматора, а вход датчика обратной связи соединен с выходом исполнительного механизма 11.

- Недостаток данной схемы состоит в том, что требуется расширение порога срабатывания компаратора относитеЛьно минимально возможной величины в связи с изменением максимальной скорости перемещения рабочего канала при изменении условий эксплуатации и внешней нагрузки и нечувствительности к изменению этих условий максимальной скорости выходного сигнала электронного контрольного канала,чтс понижает надежность привода.

Цель изобретения — повышение надежности пРивода.

Указанная цель достигается благодаря тому, что привод содержит ограничитель напряжения, вход которого соединен с выходом второго сумматора, 10 а выход — со вторым входом интегратора.

На фиг. 1 показана схема привода; на фиг. 2 — диаграмма отработки приводом плавно изменяющихся входных сигналов на фиг. 3 и 4 — диаграммы отработки приводом скачкообразных входных сигналов при разных начальных условиях, иа фиг. 5 — пример отказа рабочего канала привода вследствие поступления на его вход ложно20 го управляющего сигнала.

Привод состоит из рабочего 1 и электронного контрольного 2 каналов, соединенных с неэависивыми источниками входных сигналов U „ 0 », Рабочий канал состоит из первого сумматора 3, электрогидравлического усилителя 4, ключа 5, исполнительного ме1 анизма б, датчика 7 обратной связи датчика 8 положения выходного элеЗ0 мента рабочего. канала.

851335

В электронном контрольном канале

2 один из двух входов третьего сумматора 9 соединен с источником входного сигнала О „„, выход третьего сумматора 9 соединен с первым входом интегратора 10, выход интегратора 10 подключен ко входу инвертора 11, выход инвертора 11 соединен со вторым входом третьего сумматора 9 и со вторым входом второго сумматора 12, первый вход второго сумматора 12 соединен с выходом датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала, выход второго " сумматора 12 соединен со входом компаратора 13 и через ограничитель 14 напряжения — со вторйм входом интегратора 10, а выход компаратора 13 соединен со входом ключа (электрогидравлического клапана) 5 рабочего канала.

Привод работает следующим образом.

Рабочий канал привода под действием входного сигнала Ов„ Робеспечивает пропорциональное перемещение его выходного элемента (9> < ). При этом на выходе датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала формируется электрический сигнал, пропорциональный перемещению рабочего канала, а, следовательно, и входному сигналу О „. При работе рабочего канала в лийейной зоне по скорости, т.е. когда никакой его элемент не насыщен, скорость изменения си.::ала на выходе датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала равна скорости входного сигнала, а погрешность воспроизведения входного сигнала определяется статической и динамической точностью рабочего канала, зависящей от коэффициентов усиления и допусков на элементы рабочего канала.

При ступенчатом изменении входного сигнала возможно насыщение электрогидравлического усилителя 4 по расходу рабочей жидкости, обусловлен ное наличием ограничения в проходных сечениях золотникового распределителя, что приводит к ограничению скорости изменения сигнала на выходе датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала.

Задача электронного контрольного канала состоит в имитации основных характеристик рабочего канала: коэффициента усиления, добротности и максимальной скорости изменения выходного. сигнала, а также в формировании выходного сигнала, аналогичного выходному сигналу датчика положения 8 выходного элемента рабочего канала, и в сравнении указанных сигналов между собой и выдаче команды на ключ

5 рабочего канала для его отключения при превышении разности сравниваемых сигналов установленной величины,!

Требуемое значение коэффициента усиления и добротности контрольного канала обеспечивается соответствующим выбором коэффициентов усиления третьего сумматора 9 и интегратора

10. Выходным сигналом контрольного какала является сигнал на выходе инвертора 11. Сравнение выходных сигналов контрольного канала и датчика

8 положения выходного элемента рабочего канала и выдача сигнала на Отключение рабочего канала осуществляется вторым сумматором 12 и компаратором 13.

Без учета вновь введенной корректирующей связи между выходом второго сумматора 12 и вторым входом интегратора 10, максимальная скорость выходного сигнала контрольного канала определяется величиной максимального напряжения на выходе третьего сумма20 тора 9 и коэффициентом передачи интегратора 10. Используя специальное устройство для ограничения выходного напряжения третьего сумматора 9, или принимая во внимание его естествен2 ное ограничение и выбирая соответствующим образом коэффициент передачи интегратора 10, в исходных (нормальных) эксплуатационных условиях максимальная скорость изменения сигнала на выходе контрольного канала устанавливается равной (в пределах допусков) номинальной или фактической максимальной скорости изменения сигнала на выходе датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала.

При наличии корректирующей отрицательной обратной связи между выходом второго сумматора 12 и вторым входом интегратора 10 максимальная скорость изменения выходного сигнала

4О контрольного канала автоматически регулируется в функции относительной разности выходного сигнала контрольного канала и сигнала датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала в ограниченном диапазоне, определяемом ограничителем 14 напряжения и соответствующем диапазону изменения максимальной скорости выходного сигнала датчика 8 положения вы,® ходного элемента рабочего канала в заданных условиях эксплуатации. Если, например, известно, что максимальная скорость выходного сигнала датчика

8 положения выходного элемента рабочего канала изменяется в пределах +50% от номинального значения, то уровень выходного напряжения ограничителя 14 устанавливается таким,чтобы максимальная скорость интегрирования сигнала коррекции составляла бы 50% от максимальной скорости интегрирования выходного сигнала третьего сумматора 9.

При исправной работе привода в линейной зоне и без учета корректирующей связи между выходом второго

851335.

Из этого уравнения сумматора 12 и вторым входом интегратора 10 рассогласование между выходными сигналами датчика 8 положения выходного элемента рабочего канала и электронного контрольного канала (условное рассогласование и U zкор) определяется разностью входных сигналов 0ек р и 0к к, а также технологическими и эксплуатационными допуска- ми на характеристики элементов каналов. При наличии же корректирующей связи это рассогласование уменьшается, так как контрольный канал в некотором диапазоне рассогласований отслеживает перемещение рабочего канала. Точность слежения определяется соотношением коэффициентов корректирующей и основной обратных связей контрольного канала. До момента насыщения ограничителя 14 напряжения условное рассогласование между выходными сигналами контрольного и рабочего каналов уменьшается на величину, определяемую выражением

5ЕЪ.|(ор кор. ЬО, к,ц U ь "- (к K +к -u) 1 е Ъ 4

30 кор. 6«З. «Р «. . ()

Ь - Ь ». (о ЦЬ И. ) 4

Пусть на вход контрольного и рабочих каналов поступают управляющие сигналы, скорость изменения которых не превышает минимально возможной максимальной скорости изменения вы40 ходного сигнала рабочего канала,причем входные сигналы отличаются друг от друга на предельно допустимую величину, а характеристики каналов предельно неидентичны. Диаграмма фиг.3

45 показывает хаРактеР и величину изменения входных сигналов (0,„ и 0> ), выходного сигнала рабочего канала (0 „ ), выходного сигнала контрольного канала при отсутствии и наличии

50 корректирующей связи между выходом второго сумматора 12 и вторым входом интегратора 10 (U » è Ое „соответственно), предельйой разности выходных сигналов рабочего и контрольного каналов при отсутствии и наличии ука" занной цепи коррекции (a06е,„ и в0 соответственно) и требуемйе значения настройки порогов срабатывания компараторов 13 в том и другом случае (дЗе ъ.к Р и акр ) . к М

40 из диаграммы видно, что при введении коррекции фактическое рассогласование между контрольным и рабочими каналами несколько уменьшается, в связи с чем для своевременного обнаружения неисправности в приводе по(US9+.voP.) х,к к-к

=u р |((2) (К„. К К.. К4) П где д U кор- условное рассогласование

Ьеэ.кор

Ве» между выходными сигналами контрольного и рабочего каналов беэ учета корректирующей связи, К„ — коэффициент усиления первого сумматора 9;

К вЂ” коэффициент передачи ин 2 тегратора 10. по цепи выходного сигнала первого сумматора 9;

К вЂ” — коэффициент передачи интегратора 10 по цепи корректирующего сигнала, К4 — коэффициент усиления второго, сумматора 12.

Величина условного рассогласования между выходными сигналами контрольного и рабочего каналов, при котором происходит насыщение цепи коррекции, определяется из уравнения

Левая часть этого уравнения является выражением, определяющим необходимую и достаточную величину максимальной скорости интегрирования корректирующего сигнала для выравнивания скоростей контрольного и рабочего каналов во всех условиях эксплуатации, а правая часть - номинальное значение максимальной скорости изменения выходного сигнала контрольного канала. беы(ор пЧ (K к НаСЫк КОР | „К "4

Максимальное уменьшение рассогла5 сования между выходными сигналами контрольного и рабочего каналов,соответствующее насыщению устройства

14 ограничения напряжения составляет величину

|О кор. .Ч

0 е», |тта|( где п — отношение максимальной скорости интегрирования сигнала коррекции к максимальной скорости интегрирования выходного сигнала третьего сумматора 9;

0 — максимальный сигнал на выходе третьего суммато20 ра 9.

Фактическая величина рассогласования между выходными сиги лами контрольного и рабочего каналов, контролируемая компаратором 13, равна

25 еъ кор прн Uр (к (0р>||(. )насе(щ.кор. без мор. кор. 0 » "i "2. 4 . (g) к 0ье». к-к к к„ без.vop. оеъ.нор. прн Оных. (ь0ьы|()насы ц.кор.

851335 зи отсутствует необходимость в дополнительном увеличении порога срабатывания компаратора для устранения ложного отключения при скачкообразных входных сигналах, привод с введенной коррекцией при отказах имеет меньшее произвольное перемещение его выходного элемента, что повышает отказобезопасность привода.

Таким образом, предлагаемый электрогидравлический следящий привод

О для систем управления летательных аппаратов повышает отказобезопасность привода за счет уменьшенйй возмущения со стороны привода на летатель- . ный аппарат при отказах рабочего

5 канала путем уменьшения порога срабатывания системы контроля, благодаря введению коррекции скорости изменения выходного сигнала .электронного к"нтрольного канала IIQ относительному

Щ рассогласованию между выходными сиг налами контрольного и рабочего каналов.

Кроме того, использование предлагаемого устройства позволяет умейь 5 шкть вес многоканального агрегата, благодаря замене однсго модуля на электронный контрольный канал, нет .необходимости в освоении новых технологических процессов и приобретении высококачественного программного обоЗО рудонания для увеличения точности изготовления рабочих щелей золотниковых пар. где b ь„„„ "

U - расчетное значение пре.дельно возможного рассогласования между выходными сигналами исправных контрольного и рабочего каналов при отсутствии корректирующей связи между выходом второго сумматора 12 и вторым входом интегратора 10. 1

Пусть на вход контрольного и рабочего каналов поступают скачкообразные входные сигналы при различных начальных условиях (см. фиг. 3 и 4).Из диаграмм видно, что при отсутствии коррекции возможно существенное увелире,«ор. ченке рассогласования д Р,„, что потребовало бы соответственного расширения порога срабатывания компаратора или введения перед ним элемента временной задержки. Прн введении же коррекции и прн любых начальных условиях скачкообразные входные сигналы не вызывают увеличения рассогласования между выходными сигналами относительно предельно возможных статических рассогласований. В связи с этим расширение порога срабатывания компаратора 13 или введение временной задержки на его срабатывание не требуется.

Отказ в рабочем или контрольном каналах приводит к увеличению рассогласования между их выходными сигналаии, срабатыванию комнаратора 13 и к нятию гидропитания с рабочего канаа при помощи ключа - электрогидравлического клапана 5.

Рассмотрим пример отказа рабочего канала вследствие поступления на его вход ложного входного сигнала (Uj > ).

За счет корректирующего сигнала контрольный канал в ограниченном диапазоне подслеживает эа рабочим каналом, уменьшая тем самым рассогласование между своим выходным сигналом и вы-. ходным сигналом рабочего канала,что учитывается при выборе порога срабатывания компаратора 13 (в соответствии с выражением 6).

Величина перемещения выходного элемента рабочего канала в результат ,отказа (ИЧ „,„ ) пропорциональна порогу срабатывания компаратора 13. Так как при наличии корректирующей свяЭлектрогндравлический следящий привод, содержащий последовательно соединенные датчик обратной связи, ф) первый сумматор, усилитель, исполнительный механизм, датчик положения, второй сумматор, компаратор и ключ, и последовательно соединенные третий сумматор, интегратор и инвертор, вы45 ход которого соединен со вторым входом второго сумматора и первым вхо дом третьего сумматора, а вход датчика обратной связи соединен с выходом исполнительного механизма, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью

5 повышения надежности привода, он содержит ограничитель напряжения, вход которого соединен с выходом второго сумматора, а выход — со вторым входом интегратора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Труды IV НТК, ММКБ "Родина", 1976, с. 351 (прототип). рог срабатывания компаратора 13 при

«ОР 1 наличии корректирующей связи (Ь„ ) должен быть несколько уменьшен по сравнению с требуемым порогом, рассчитанным при условии отсутствия коррекции. Причем мор. «ор. < „бе «ор. и У „ к порог. Ь аиу.пред," Ь"ьью.пред. к, 4. (7) Формула изобретения

851335 Ê Ьмх а

У

7

5 ф

2

IcJ обеих -03C

Фит.3

5», 6itx

f0

8

7 б б

3

Фи1,Ф кор

ВНИИПИ Заказ 6354/бб Тираж 940 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул. Проектная,4