Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скачиваний:
20
Добавлен:
10.02.2015
Размер:
101.89 Кб
Скачать

5

Задание №8

Механизм управления гидроприводом

Выполнить:

  1. Составить структурную схему МУ;

  2. Составить имитационную модель в формате Matlab;

  3. Получить переходный процесс xз =f(Uвх)

  4. Построить ЛАЧХ и ФЧХ при Fстз=0 (линейный вариант).

Рассматривается гидравлический двухкаскадный дроссельный механизм управления (МУ) (Рис.1) Первый каскад типа «сопло – заслонка», второй- золотниковый.

1-й каскад гидроусилителя (ГУ). Каскад типа «сопло – заслонка» с позиционным управляющим электромагнитом на входе. Гидроусилитель подобного типа имеет достаточно линейные характеристики в рабочей области изменения переменных в связи с чем статические характеристики гидроусилителя представлены линеаризованным уравнением.

Математическая модель МУ

Уравнение обмотки электромагнита.

Uоу = Rоу Iоу  LоуdIоу/dt  К1d/dt, где (1)

Uоу – напряжение на входе обмотки управления электромагнита,

Rоу – активное сопротивления обмотки управления,

Lоу – индуктивность обмотки управления,

К1 – коэффициент генераторной обратной связи,

 - угол поворота заслонки гидроусилителя «сопло-заслонка»,

Iоу – разность токов в обмотках управления,

Уравнение статических характеристик электромагнита.

 = К2 Iоу - К3 Мэм, где (2)

К2 – крутизна электромагнита,

К3 – коэффициент эластичности характеристики по моменту,

Мэм – момент электромагнита.

Уравнение динамики якоря с заслонкой электромагнита.

Jязd2/dt2 = Мэм – Ктря d/dt –Sсlзср1 – Мог() , где (3)

Мог() = 0 при || ог;

Мог() = Ког (|| - ог)Sign() при || > ог .

Jяз – момент инерции якоря электромагнита с заслонкой;

Ктря – коэффициент вязкого трения якоря;

р1 – разность давления в первом каскаде ГУ;

Sс – площадь сечения сопел;

Lz – длина заслонки;

Ког - жесткость упоров заслонки;

ог – максимальный угол отклонения заслонки.

1.1.2. Линеаризованное уравнение статических характеристик 1-го каскада ГУ.

р1 = К4 - К5Q1, где (4)

К4 – крутизна ГУ;

К5 - коэффициент эластичности характеристики по расходу;

Q1 – расход рабочей жидкости в рабочих полостях.

Q1 = Sаз dxз/dt , где (5)

Sаз – активная площадь торца золотника второго каскада;

xз - перемещение золотника второго каскада.

2-й каскад гидроусилителя.

Второй каскад гидроусилителя золотниковый с пружинным позиционированием.

Уравнение динамики золотника 2-го каскада ГУ.

mз d2xз/dt2 = Sазр1- Ктрз dxз/dt–- FстзSign(dxз/dt) - Fогз(x) –Сжпз xз , (6)

Sаз =π (dз2 – d осз2)/4;

Fогз(xз) = 0 при |xз| xогз;

Fогз(xз) = Когз ·(|xз| - xогз) ·Sign xз при |xз| > xогз

mз - масса золотника;

Ктрз – коэффициент вязкого трения золотника;

xогз – максимальный ход золотника до упоров;

Когз – жесткость упоров золотника;

Fстз – сила сухого трения золотника;

Сжпз – суммарная жесткость пружин позиционирующих золотник;

dз - диаметр золотника;

Расчет линеаризованных коэффициентов каскада «сопло-заслонка» |1| (пример)

Таблица значений коэффициентов

Коэфф.

Pn1

dc

h0

Dd

Разм.

Па

м

м

м

Значен.

3*106

1.2*10-3

0.17*10-3

0.8*10-3

Коэфф.

Rоу

Lоу

К1

αог

Ког

К2

К3

Разм.

Ом

Гн

В*с/Рад

Рад

Нм/рад

Рад/А

Рад/Нм

Значен.

140

0.54

1

0.017

107

0.58

0.87

Коэфф.

Sс

Jяз

Ктря

К4

К5

кпз

μ

Разм.

м2

Кг*м2

Нм*с/рд

Н/м2*рад

Н*с/м5

-

-

Значен.

1.54*10-6

2*10-5

0.035

расчет

расчет

0.3

0.63

Коэфф.

lz

Fстз

Кгс

Сжпз

G

Кутз

Ктрз

Разм.

м

Н

-

Н/м

м30.5

м5/Н*с

Н*с/м

Значен.

0.012

0.1

1.78

300000

4*10-4

0.5*10-12

300

Коэфф.

Sаз

mз

dосз

xогз

Когз

ρ

Разм.

м2

кГ

м

м

м

Н/м

Кг/м3

Значен.

1.41*10-4

0.06

0.004

0.014

0.001

107

900

Литература

1. Гамынин Н.С. Гидравлический привод систем управления. М., Машиностроение, 1972.

2. Гамынин Н.С., Жданов Ю.К., Климашин А.Л. Динамика быстродействующего гидравлического привода. М., Машиностроение, 1979.

3. Гультяев А.К. MATLAB 6.5 .Имитационное моделирование в среде Windows.практическое пособие.—СПб. Корона принт.1999—288с.

4. Гультяев А.К. Визуальное моделирование в среде MATLAB. Питер, Учебный курс. 2000г.

5. В.А. Бесекерский, Е.П. Попов. Теория систем автоматического управления: -СПб. Изд-во «Профессия», 2003.- С 190-231.