Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Электрогидравлические следящие приводы (ЭГСП) как объект управления
1.1. Функциональная схема и классификация ЭГСП 9
1.2. Достоинства и области применения ЭГСП 11
1.3. Факторы нестационарности и нелинейности в ЭГСП ЛА 13
1.4. Технические требования, предъявляемые к ЭГСП ЛА 21
1.5. ЭГСП с адаптивными алгоритмами 25
1.6. Выводы по 1 главе 33
Глава 2. Математические модели и синтез адаптивной структуры управления позиционным ЭГСП
2.1. Математические модели позиционного ЭГСП и обоснование принятых допущений 35
2.2. Постановка задачи и методы ее решения; синтез и обоснование устойчивости ЭГУ с релейным регулятором 41
2.3. Синтез структуры адаптивного управления позиционным ЭГСП 54
2.4. Выводы по 2 главе 73
Глава 3. Математические модели и синтез структуры адаптивного управления ЭГСП регулирования силы
3.1. Математические модели и постановка задачи коррекции ЭГСП регулирования силы 75
3.2. Анализ возможных методов коррекции ЭГСП регулирования силы 83
3.3. Модификация параметрического алгоритма 86
3.4. Синтез структуры адаптивного управления ЭГСП регулирования силы 94
3.5. Выводы по 3 главе 103
Глава 4. Разработка макетов адаптивных регуляторов и экспериментальное исследование адаптивных ЭГСП
4.1. Макеты адаптивных регуляторов для ЭГСП 106
4.2. Экспериментальное исследование макета адаптивного регулятора в составе позиционного следящего ЭГСП (рулевой машины АРМ150В) 110
4.3. Стендовые испытания макета адаптивного регулятора на ЭГСП регулирования силы 130
4.4. Выводы и результаты по 4 главе 143
Заключение 145
Список литературы 147
Приложения.
1. Сборочный чертеж, схема электрическая принципиальная и таблица электрических элементов адаптивного регулятора для ЭГСП регулирования силы 154
2. Схема электрическая принципиальная и таблица электрических элементов адаптивного регулятора позиционного ЭГСП 158
3. Протокол испытаний адаптивного регулятора в составе следящей системы с электронасосной электрогидравлической рулевой машиной АВІ150Б 160
4. Акты, подтверждающие практическую значимость диссертационной работы 164
- Факторы нестационарности и нелинейности в ЭГСП ЛА
- Синтез структуры адаптивного управления позиционным ЭГСП
- Модификация параметрического алгоритма
- Экспериментальное исследование макета адаптивного регулятора в составе позиционного следящего ЭГСП (рулевой машины АРМ150В)
Введение к работе
Актуальность проблемы. Большинство электрогидравлических следящих приводов (ЭГСП) используется в качестве исполнительных систем гражданских и военных самолетов, где от приводов требуются точность и высокое быстродействие при передаче значительных усилий. Актуальность работ, посвященных динамике и устойчивости ЭГСП, объясняется повышенными требованиями к надежности рулевых приводов летательных аппаратов. По данным ряда зарубежных источников, до 20« случаев потери самолетов связаны с отказами и повреждениями систем автоматического управления приводами управляющих поверхностей.
Сравнительное ' исследование электрических, гидравлических и пневматических приводов показало, что только гидравлические, привода способны развивать значительную механическую мощность при малых массах и габаритах. Однако ЭГСП имеют ряд недостатков, сдерживающих их распространение и заставляющих разработчиков автоматических систем выбирать между тремя видами приводов: электрическими, пневматическими и гидравлическими. Следует отметить следующие основные недостатки ЭГСП:
существенная нелинейность характеристик элементов системы;
зависимость основных характеристик привода от температуры и степени загрязненности рабочей жидкости;
жесткие требования к точности изготовления элементов привода, так как от величины рабочих зазоров зависят утечки и перетечки рабочей жидкости, а следовательно, динамические характеристики и
КПД;'
- зависимость скорости выходного звена от массы нагрузки.
Существует два подхода к устранению вышеперечисленных недо
статков: совершенствование конструкции отдельных элементов и
структуры привода в целом; развитие электронных средств коррекции
ЭГСП (совершенствование системы управления).
Сложность и существенные затраты при реализации большинства конструктивных решений в ряде случаев делают более эффективным применение второго подхода.
За время, прошедшее с момента появления электрической обратной связи по переменным состояния привода, сложность систем управления значительно возросла. Из-за необходимости учета
- 2 -нелинейных аффектов и нестационарности параметров основного контура современные ЭГСП проектируются на основе последних достижений теории и практики управления техническими системами. Среди них важное место начинает занимать теория адаптивного управления. Адаптивные структуры позволяют эффективно компенсировать влияние на динамику системы изменения параметров нагрузки и характеристик передающих устройств привода, колебания модуля объемной упругости рабочей хидкости и технологической точности изготовления гидро-цилиндра и золотников. Однако, несмотря на обилие теоретических и лабораторных исследований в этой ббласти, широкое практическое , применение адаптивных алгоритмов для управления ЭГСП еще только начинается. В целом можно сказать, что дальнейшее развитие адаптивных систем для ЭГСП связано, прежде всего, с расширением их практического применения, которое будет содействовать накоплению опыта и, в свою очередь, влиять на развитие теории адаптивного управления, приближая ее к практике.
Объектом исследования диссертации являются автономный позиционный ЭГСП, построенный на базе рулевой машины АРМ150Б (завод-изготовитель АО "ПМВ ВОСХОД"), и ЭГСД1 регулирования усилия выходного штока (фирма-изготовитель MOOG (Франция)).
Предметом исследования являются способы улучшения -динамических и статических характеристик ЭГСП, основанные на принципах адаптивного управления.
Цель работы. Целью данной работы * является решение задачи повышения динамических характеристик' ЭГСП с позиционной обратной связью и обратной связью по силе путем разработки и исследования адаптивных регуляторов, построенных на базе прикладной 'теории синтеза быстродействующих адаптивных структур с сигнальной настройкой.
Методы исследования. Теоретические исследования проводились на базе метода функций Ляпунова и метода гиперустойчивости Попова. Также используются метода цифрового моделирования разрабатываемых адаптивных ЭГСП на основе нелинейных математических моделей объектов.
Экспериментальные исследования разработанных адаптивных структур проводились с использованием лабораторных и серийных приводов, '
Научная новизна диссертационной работы определяется следующими результатами:
1. Разработаны технически реализуемые структуры адаптивных
регуляторов с сигнальной настройкой:
для электрогидравлического позиционного следящего привода -адаптивная система с эталонной моделью и адаптивным наблюдателем;
для электрогидравлического следящего привода регулирования усилия выходного штока - адаптивная система с настраиваемой моделью и адаптивным наблюдателем.
2. Разработаны пригодные для синтеза адаптивного управления
математические модели электрогидравлических следящих приводов с
дроссельным регулированием:
электрогидравлического позиционного следящего привода;
электрогидравлического следящего привода регулирования усилия выходного штока.
3. Предложена модификация алгоритма параметрической адаптации
интегрального типа, эффективная при значительных параметрических
рассогласованиях объекта и модели.
Практическая ценность работы и реализация результатов работы.
-
Разработаны принципиальные электрические схемы адаптивных регуляторов для рассматриваемых в работе ЭГСП.
-
На базе автономной рулевой машины АРМ150Б (А0"ПМЗ ВОСХОД") создан экспериментальный комплекс для исследования динамических характеристик адаптивного ЭГСП.
-
Разработанная и реализованная в рулевой матине самолета МИГ29 схема адаптивного регулятора для позиционного ЭГСП позволяет сократить время регулирования в 3...5 раз и стабилизировать динамические характеристики привода при существенном изменении его параметров (до 10 раз), влиянии нелинеиностей и действии внешних возмущений.
-
Разработанная и реализованная на испытательном стенде французской фирмы схема адаптивного регулятора для ЭГСП регулирования усилия выходного штока улучшает динамические свойства привода в условиях нелинейного изменения жесткости пружинной нагрузки в пределах 7...20 раз.
-
Полученные в диссертации результаты использованы при создании лабораторной работы на кафедре систем автоматического управления СПбГЭТУ.
-..-4-
Дпробация работы. Основные результаты диссертационной работы докладывались на научных семинарах кафедры сиетем автоматического управления Санкт-Пэтербургского электротехнического университета, на конференциях профессорско-преподавательского состава СПбГЭТУ (январь 1995 г., январь 1996 г.). Часть результатов была использована в проекте по программе "Молодые дарования" в области механики и машиностроения, проводимой МГФ "Знание" (1996 г.)
Публикации. По теме диссертации опубликованы 5 печатных работ, в том числе 2 статьи опубликованы в центральных издательствах, 2 депонированных работы и 1 публикация в сборнике СПбГЭТУ.
Структура и объем работы, диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы, включающего 84 наименования, и 4 приложений. Основная часть работы изложена на 126 страницах машинописного текста. Работа содержит.60 рисунков и 19 таблиц.
Факторы нестационарности и нелинейности в ЭГСП ЛА
Нестационарными называются процессы при которых характеризующие их величины являются функциями времени. На динамические процессы ЭГСП оказывают влияние следующие факторы [25,43,51,52,603:
- изменение свойств рабочей жидкости (плотность, вязкость, сжимаемость и т.п.) за счет изменения ее температуры, давления и степени загрязненности;
- изменение геометрии дросселирующих отверстий и износ поверхности трущихся элементов при длительной эксплуатации;
- изменение момента инерции приводимого в движение объекта регулирования (по технологическим или иным причинам);
- возникновение сложных гидромеханических процессов при значительной протяженности гидравлических магистралей ЭГСП, а также при нарушении ламинарности потока РЖ в переходных режимах.
Физические свойства РЖ характеризуются яледующими иеличинами: плотностью, вязкостью, сжимаемостью, теплоемкостью и теплопроводностью.
Обычно ПЛОТНОСТЬ минеральных масел, используемых в ЭГСП в качестве РЖ, лежит в пределах р=830...950 кг/м3 (для АМГ-10 р=850 кг/м3). Значение плотности РЖ зависит от температуры и давления. Однако в рабочем для ЭГСП диапазоне давления (0...20Ш1а) и температуры (±60) плотность жидкости меняется незначительно (приблизительно 0,07... 0,08% при нагреве на 1С), при расчетах этими изменениями пренебрегают.
Вязкость отражает свойства сопротивления жидкости деформации сдвига или скольжению слоев. В гидравлических расчетах ЭГСП используют кинематическую вязкость РЖ: v=M./p [м2/с] ,где \х - динамическая вязкость.
Вязкость сильно зависит от температуры, с ее увеличением вязкость жидкость снижается. Зависимость вязкости от давления (в рабочем диапазоне 0...20МПа) носит следующий характер: ц=ц,еЬр,где [X,\IQ-значения кинематической вязкости при давлении р и соответственно, b - коэффициент зависящий от сорта РЖ (0.02... 0.03 МПа-1).
Сжимаемость характеризует степень изменения объема РЖ под действием давления. Для улучшения динамических и массогабаритных показателей современных ЭГСП давление нагнетания РЖ повышено (более 20 МПа), что увеличивает вероятность снижения КПД и нарушения устойчивости системы из-за сжимаемости жидкости. При анализе систем гидроавтоматики свойство сжимаемости РЖ обычно учитывается при помощи адиабатического модуля упругости( т.к. принебрегают теплообменом с окружающей средой): E=VdP/dV.
Величина Е зависит от типа РЖ, давления, температуры, скорости деформации и характера термодинамического процесса. Для наиболее часто используемой в ЭГСП РЖ АМГ-10 справедлива следующая эмпирическая зависимость Е от давления Е=Ео+Ар, где А=12.Т5, EQ=1,68 103МПа.
Модуль упругости может значительно снижаться при наличии в РЖ нерастворенного воздуха в виде пузырьков [593. Модуль упругости газовоздушной смеси определяется по выражению где V , V - объемы соответственно жидкостной и газовой фаз при атмосферном давлении р, р - давлении в гидросистеме.
Для расчета теплового режима работы ЭГСП используют удельную теплоемкость и теплопроводность. Удельная теплоемкость (количество теплоты, необходимое для повышения температуры РЖ на 1С) с=1,88... 2,1кДж/(кгС). Теплопроводность РЖ (количество теплоты, которое проходит за единицу времени через единичную поверхность на единицу толщины слоя) зависит от температуры: A,=(0,116...0,126)(1+0,12t). При практических расчетах можно принимать =0,136 Вт/(мС) [593.
Результаты анализа влияния различных факторов на свойства РЖ приведены в табл. 1.
Подавляющее большинство ЭГСП используется для отклонения аэродинамических органов управления летательных аппаратов. При этом основной нагрузкой, действующей на исполнительный механизм ЭГСП, является шарнирный момент. Оценим влияние шарнирного момента на динамику ЭГСП.
Шарнирным называют момент аэродинамических сил, действующий на руль (крыло) относительно оси его вращения [37]. Он возникает из-за того, что центр действия давления аэродинамических сил, действующих
При анализе устойчивости ЭГСП первостепенное значение имеет учет нелинейностей элементов основного контура. Как отмечается в работе [51, на динамические характеристики ЭГСП современных и перспективных самолетов основное влияние оказывают нелинейности типа контактное трение, зона нечувствительности, гистерезис, люфт и др. Из-за присутствия нелинейностей, даже при достаточных запасах устойчивости, система управления самолетом может оказаться на границе устойчивости (возникают автоколебания).
Перечислим основные нелинейные элементы ЭГСП по их месту в структуре системы (см. рис.1):
- нелинейные элементы в устройстве управления: зона нечувствительности; насыщение;
- нелинейные элементы в усилителе мощности: ограничение по напряжению;
- нелинейные элементы в ЭГУ:
а) в ЭМП - ограничение по моменту (силе); гистерезис статической характеристики; потери на вихревые токи;
б) в ГР: зона нечувствительности из-за перекрытий золотника;
ограничение из-за ограничения площади рабочих окон, ограничение по расходу насоса, контактное трение
Синтез структуры адаптивного управления позиционным ЭГСП
Переменные состояния х (t) имеют следующие физические значения:
х1 = у - перемещение поршня гидроцилиндра, м;
х2 - скорость поршня івдроцилиндра, м/с;
х, = АР - перепад давления на поршне гидроцилиндра, Па;
хд = х - перемещение золотника гидрораспределителя, м;
х_ - скорость золотника гидрораспределителя, м/с;
х = i - ток обмотки управления электромеханического преобразователя (ЭМП), А.
В системе (2.26) использованы следующие обозначения: К - нелинейная зависимость расхода гидрораспределителя от перемещения золотника; К_,. - зависимость усилия на штоке ЭМП от величины тока 1 обмотки управления; 1Ц, - коэффициент преобразователя напряжение-ток, А - площадь поршня гидроцилиндра; F ,Pj, - сила контактного трения поршня ГЦ и золотника ГР соответственно; К - коэффициент противо-ЭДС; m - суммарная масса ГЦ, штока и нагрузки; Т , -параметры механической части ЭМП.
Из-за сложности модели ЭГСП, представленной уравнениями (2.26), представляется весьма сложным использовать ее для синтеза адаптивного управления. Поэтому целесообразно составить упрощенную модель позиционного ЭГСП.
Обзор литературы [26,83,84] , посвященной исследованию динамических характеристик позиционных ЭГСП с инерционной нагрузкой, позволяет утверждать, что масса нагрузки в сочетании со сжимаемостью РЖ в рабочих полостях ГЦ приводит к появлению колебательности с постоянной времени, значительно большей, чем постоянные времени звеньев,описывающих работу электрического и электрогидравлического усилителей. Используя методику [47] можно показать, что влияние основной нелинейности ЭГУ - силы контактного трения золотника при незначительной колебательности ( 0,7) механической части ЭМП
Для проверки справедливости произведенного упрощения математического описания позиционного ЭГСП было проведено компьютерное моделирование динамических систем представленных в виде уравнений (2.26) и модели рис.2.8. Параметры исследуемого позиционного ЭГСП приведены в табл.2.3.
Сравнение динамических характеристик исходной и упрощенной моделей ЭГСП, представленных на рис. 2.9, доказывает обоснованность принятых при упрощении модели допущений, базирующихся на соотношении параметров конкретного привода.
Для определения параметров модели, используемой при синтезе адаптивного управления, важно составить адекватную реальному объекту линеаризованную математическую модель привода. Для получения уравнений динамики линеаризованной модели позиционного ЭГСП с дроссельным регулированием, учитывающей инерционную нагрузку и сжимаемость РЖ, составим уравнение расходов системы золотниковый ГР-ГЦ
Для выбора эталонной (настраиваемой) модели адаптивного ЭГСП необходимо решить проблему получения заданного (предписанного) движения с наилучшим упрощением структуры модели управляемого объекта и выбором ее параметров, соответствующим оптимальности характеристик функционирования. Можно выделить следующие этапы решения вопроса выбора модели:
- составление наиболее полной математической модели адаптируемого объекта;
- определение номинальных параметров объекта, выделение из их числа параметров, подверженных существенному изменению в процессе функционирования, и оценка диапазонов изменения последних;
- получение упрощенной модели объекта, учитывающей подверженные изменению параметры;
- определение порядка эталонной модели;
- определение структуры и параметров модели, путем оптимизации по показателям желаемых переходных характеристик; по результатам оптимизации не исключена возможность коррекции порядка модели.
Наиболее полная математическая модель ЭГСП представлена системой (2.26); в качестве параметров, притерпевающих наибольшие изменения, выделим массу нагрузки m и постоянную времени Т ; упрощенная модель объекта представлена уравнением (2.27); порядок модели - третий.
Для определения параметров эталонной модели зададимся следующими показателями качества переходной характеристики позиционного ЭГСП: время регулирования t 0,05 (с); перерегулирование о 10%.
Оптимальный параметр опт должен доставлять минимум функции качества (2.28).
Схема для численной оптимизации системы (2.27) с использованием системы автоматизированного моделирования и параметрической оптимизации (СИАМ) представлена на рис. 2.10. Блок формирования требуемой динамики может быть динамическим звеном, построенным по коэффициентам стандартного полинома (в данном случае используется полином Батерворта второго порядка [10]).
В результате оптимизации методом Гауса-Зайделя системы (2.27) с параметрами из табл.2.3 было получено следующее значение коэффициента демпфирования опт= о,7.
Модификация параметрического алгоритма
Опыт практического использования адаптивных алгоритмов с параметрическим законом настройки показывает, что скорость настройки различных компонентов невязки о, соответствующих конкретным элементам вектора х, неодинакова и зависит не только от величины параметрического рассогласования, но и от абсолютной величины компоненты вектора состояния. Разная скорость настройки параметров объекта управления приводит к вырожденности процесса настройки, когда по части переменных процесс настройки уже закончен и параметрическое рассогласование равно нулю, а по остальным компонентам вектора х сходимость процесса настройки отсутствует.
Второй проблемой, возникающей при использовании параметрического алгоритма адаптации в случае, когда объект управления имеет нелинейный характер изменения своих параметров, является сокращение времени настройки алгоритма при значительных величинах параметрического рассогласования. Данный вопрос весьма актуален при исследовании ЭГСП регулирования силы с нелинейной жесткостью нагрузки, характер которой свидетельствует о значительной кратности изменения жесткости относительно номинального значения (свыше 10 раз).
Другим моментом, ограничивающим применение параметрического интегрального алгоритма настройки параметров, является чувствительность алгоритма к действию неизмеряемых возмущений и дрейфа параметров операционных усилителей. В этом случае предусматривается огрубление алгоритма путем введения отрицательной обратной связи по настраиваемому параметру [66,673. Такая регуляризация (огрубление) обладает существенным недостатком - после окончания процессов адаптации алгоритм теряет память (эффект обратной связи - интегратор "разряжается"). Для частичного преодоления последнего свойства используют зону нечувствительности по скорости настройки.
Для решения перечисленных задач (выравнивание скоростей настройки параметров при различных компонентах вектора х, сокращение времени настройки алгоритма при значительных параметрических рассогласованиях и сохранение свойства запоминания настройки) предлагается следующая модификация алгоритма параметрической настройки.
Рассмотрим для простоты вариант адаптивной системы с эталонной моделью.
Описание объекта управления выберем в виде, аналогичном (2.32), при этом выделим линейную стационарную часть х = А„i + B„и + о; y = Сх , u = g + Kv, (3.1) где z - п - вектор переменных состояния объекта; у - р - вектор выходов объекта; Amt, Bw, С - соответственно (пхп), (пхт), (рхп) терные матрицы постоянные матрицы, о - п - вектор невязки, u - m вектор управляющих воздействий, g - m - вектор сигналов задания, К - mx(n+m) - матрица настраиваемых параметров, v=[x;g] - обобщенный вектор входных воздействий.
Пусть объект испытывает только параметрические возмущения, тогда выражение для невязки будет иметь вид о=[А-А]х + [В - В ]и = А х + A.U, (3.2) и м a b v где А - mxn; Ab - mxm - нестационарные матрицы параметрических рассогласований.
Вектор управляющих воздействий определяется следующим выражением и = Ках + i g, где Ка, 1 - соответственно mm is. mxm - мерные матрицы настраиваемых параметров, которые можно в общем виде записать как К=ЕКа;Кь1.
Тогда система (3.1) с учетом (3.2) имеет вид і = Анх + BMg + (А + ВнКа- Ан)х + (В + В - BM)g. (3.3) движение линейной и стационарной части объекта (3.1) описывается уравнением эталонной модели х = А х + В g, ы мм м где х - п - вектор переменных состояния эталонной модели.
Требуется синтезировать закон параметрической настройки элементов матрицы К объекта (3.1), который обеспечивал бы 1) сходимость процессов параметрической настройки llm (А + ВК ) = A llm ВК= В , t -» оо t -+ ОС 2) выполнение предельного соотношения по ошибке адаптации llm lei = О t -+ со где е = x(t) - хк - ошибка адаптации.
Полагая, что в результате адаптации К&-+ К. К к и А + ВК= А , ВК= В выражение (3.3) можно переписать в виде
Анализ последнего выражения показывает, что при выборе алгоритма параметрической настройки в виде (3.6) обеспечивается V 0 и функция V убывает, пока ошибка e(t) не станет равной нулю, при этом гарантируется асимптотическая устойчивость нулевого решения уравнения ошибки и устойчивость переменной 5±J(t).
Для доказательства практической работоспособности предложенной модификации алгоритма адаптации на ЭВМ при помощи пакета Matlab был исследован следующий вариант адаптивной системы с эталонной моделью (см. рис. 3.9). В этом примере в качестве объекта управления используется упрощенное представление ЗГСП регулирования силы при котором динамика электромеханического преобразователя представлена в виде апериодического звена с постоянной времени Т = 0,004 с, динамикой, обусловоенной сжимаемостью рабочей жидкости и массой штока гидроцилиндра, пренебрегаем, а в качестве нелинейной функциональной зависимости развиваемого приводом усилия от перемещения штока используем следующую функцию
Экспериментальное исследование макета адаптивного регулятора в составе позиционного следящего ЭГСП (рулевой машины АРМ150В)
Экспериментальное исследование работы АР в составе электрогидравлической следящей системы, основой которой является автономная электронасосная электрогидравлическая рулевая машина АРМ150Б, проводилось в лаборатории кафедры САУ СПбГЭТУ и на ОАО "ПМЗ Восход", выпускающем АРМ15Q. Кошя протокола испытания АР приведена в приложении.
Цель исследования заключалась в следующем:
- проверка эффективности работы АР с адаптивным наблюдателем и эталонной моделью при включении его в контур положения ЭГСП в условиях существенного изменения параметров основного контура;
- сравнение динамических показателей ЭГСП с традиционным П регулятором основного контура и ЭГСП с АР;
- проверка справедливости сделанных на стадии цифрового моделирования предположений по представлению математической модели ЭГСП;
- проверка возможности исключения точной настройки регулятора положения основного контура ЭГСП при изменении приводимой в движение исполнительным штоком массы.
Основой комплекса является автономная рулевая машина (АРМ), представляющая собой электрогидравлический привод с непосредственно управляемым ЭМП гидрораспределителем золотникового типа и исполнительным механизмом в виде гидроцилиндра, поршень которого жестко связан с исполнительным штоком. Автономность АРМ обусловлена размещением в одном с АРМ корпусе насоса изменяемой производительности, приводимого в движение трехфазным асинхронным двигателем. Производительность насоса автоматически регулируется перемещением разгрузочных втулок в зависимости от давления нагнетания: при уменьшении расхода рабочей жидкости и увеличении давления на выходе насоса производительность насоса снижается, с увеличением расхода рабочей жидкости и падением давления на выходе насоса производительность насоса увеличивается.
АРМ обладает следующими техническими данными:
- полный ход исполнительного штока - 16 мм;
- максимальное развиваемое АРМ усилие - 30 кгс;
- скорость исполнительного штока при подаче тока управления в последовательно соединенные обмотки управления ЭМП :
15 мА - 20 мм/с, 30 мА - 50 мм/с, 50 мА - 90 мм/с;
- коэффициент передачи потенциометрического датчика обратной связи - 0,16 в/мм;
- максимальный ток, потребляемый каждой фазой электродвигателя в период пуска 3 А, при длительной работе 1,2 А;
- напряжение питания электродвигателя трехфазным током - 200 В, частота 400 Гц;
- рабочая жидкость АМГ-10;
- данные АРМ при замкнутой электрической обратной связи:
1. Сдвиг фаз по фазо-частотной характеристике:
- на частоте 1,6 Гц , не более 15;
- на частоте 4 Гц , не более 40.
2. Подъем амплитудно-частотной характеристики в диапазоне частот 4...5 Гц, не более 3,5 дБ.
3. Зона нечувствительности - 5 мА.
Электронный блок управления (БУ) предназначен для выполнения следующих функций:
- формирование сигнала управления ЭМП АРМ: а) при помощи П-регу-лятора положения исполнительного штока АРМ; б) при помощи П-регу-лятора положения и дополнительно включаемого АР;
- усиление сигнала управления ЭМП по мощности;
- обеспечение возможности подключения контрольно-измерительной аппаратуры;
- выработка сигнала задания на перемещение исполнительного штока АРМ прямоугольной формы и изменяемой амплитуды и частоты, а также изменение настройки П-регулятора положения;
- защита ЭМП АРМ от превышающих номинальное значение управляющих токов.
Конструктивно БУ выполнен в виде компактного модуля, содержащего источник стабильного напряжения питания (+15В), кассету для включения плат регулятора положения, генератора сигнала задания и платы адаптивного регулятора, а также сопрягающие разъемы и ручки регулирования. БУ разработан и реализован в лаборатории каф. САУ СПбГЭТУ.
БУ обеспечивает возможность использования в качестве контрольно измерительной аппаратуры шлейфового осциллографа типа Н107, либо ЭВМ. Для получения графического представления переходных характеристик ЭГОП в работе использовался компьютер типа IBM PC 386DX 40 мГц, снабженный высокоскоростной многофункциональной платой аналого-цифрового сопряжения типа PCL-812PG производства фирмы Advantech Co.,Ltd. Плата сопряжения имеет 16-ти канальный 12-ти битный аналого-цифровой преобразователь с максимальной частотой квантования 30 кГц. Двухканальный 12-ти битный цифро-аналоговый преобразователь, также имеющийся на плате, позволяет формировать сигнал задания разнообразной формы, частоты и амплитуды из диапазона ±10 В. Время, затрачиваемое на преобразование цифрового сигнала в аналоговый не превышает 30 мкс. Описание адаптивного регулятора и его включения в контур ЭГОП Адаптивный регулятор (АР) [11,313 состоит из редуцированного динамического наблюдателя состояния второго порядка с введенными в него адаптивными сигналами, сформированными на скользящих режимах и обеспечивающих сходимость вырабатываемых наблюдателем оценок переменных состояния объекта к их истинным значениям, и эталонной модели второго порядка, служащей для формирования релейного сигнала адаптации объекта управления.
АР выполнен в виде отдельного электронного блока, входными сигналами которого являются управляющее напряжение обмотки управления электрогидроусилителя и напряжение, пропорциональное перемещению исполнительного штока. Выходным сигналом АР является напряжение, пропорциональное ошибке между объектом и эталонной моделью по скорости и ускорению исполнительного штока АРМ.
По структуре разработанного АР подана заявка на изобретение [31], схема включения АР в основной контур ЭГСП приведена на рис. 4.3. В приложении приведены принципиальная схема одного из возможных вариантов технической реализации АР и таблица элементов для этого регулятора.
Программа испытания АР в составе позиционного ЭГСП Исследование эффективности функционирования АР в составе следящей системы с АРМ проводилось путем сравнения следующих показа телей качества: полосы пропускания, добротности, перерегулирования, времени первого согласования и времени переходного процесса исходной следящей системы и системы с включенным в нее АР.
