Постоянная времени привода

Время определяет сопрягаемую частоту, час­тоту собственных колебаний и, следователь­но, быстродействие привода как динамической системы. Дина­мические свойства гидропривода тем выше, чем меньше его по­стоянная времени. Из формулы (5.20) можно заключить, что по­стоянная времени уменьшается, а динамика привода улучшается с увеличением жесткости гидравлической пружины гидродвигателя, которая зависит

главным образом, от приведенного модуля упру­гости жидкости. Для улучшения динамических свойств привода необходимо принимать специальные меры по удалению газовой фазы в полостях привода и выбирать рабочую жидкость, модуль объемной упругости которой изменялся бы незначительно при из­менении температуры жидкости в широком диапазоне.

Коэффициент _к определяет демпфирующие свойства и ха­рактеризует степень колебательности и качества переходного про­цесса гидропривода. Как было определено,

отсюда видно, что с уменьшением коэффициента жесткостимеханической характеристики, т.е. с увеличением скольжения, обусловленного падением скорости под действием нагрузки, ко­эффициент _к и демпфирующие свойства привода увеличиваются. При нулевых начальных условиях (X*= 0, Р_д = 0) коэффициент Кочень мал, а коэффициент жесткости механической характе­ристики очень велик. При 0,15 привод обладает слабыми демпфирующими свойствами и большой колебательностью в пе­реходном процессе.

При исследовании динамики реального привода необходимо учитывать ряд факторов.

I. Влияние вязкого трения и перетечек жидкости. Введем b - коэффициент вязкого трения, r = r_ПЕР - коэффициент перетечек, при этом

Из формулы _к, видно, что увеличение вязкого трения и пе­ретечек жидкости в гидродвигателе, обусловливая рассеяние энер­гии, способствует увеличению коэффициента относительного демпфирования гидропривода и практически не влияет на_постоянную времени и коэффициент усиления,

так как b<<B, b<<1.

II. Влияние упругости силовой проводки и основания креп­ления силового гидроцилиндра на динамические параметры гидре привода.

Упругость силовой проводки (кинематики) от штока силового цилиндра до рабочего органа и упругость основания крепления силового гидроцилиндра (жесткость крепления) к силовым эле­ментам крепления робота могут существенно влиять на динамик} привода, особенно при большой массе нагрузки. Это влияние сказывается прежде всего на постоянную времени и сопрягаемую частоту.

Коэффициент жесткости обобщенной пружины:

Сосн - жесткость основания,

С_г - жесткость гидравлической пружины,

Скон - жесткость конструкции.

Тогда

Данные зависимости показывают, что уменьшение жесткости конструкции основания и кинематики увеличивает постоянную времени и ухудшает динамические характеристики.

5.3. Структурная схема линейной модели привода

Структурная динамическая схема составляется на основании уравнения движения гидропривода.

Динамические процессы гидропривода при ранее принятых допущениях с учетом нагрузки и упругости

конструкции (в изображениях по Лапласу):

где Yцил, Yп, Yнаг - соответственно координаты пере­мещения цилиндра, поршня, нагрузки;

Q = К_QX • X - теоретический расход золотника;

Qосн ⁼ К_QP • Рд - расход, обусловленный динамическим скольжением;

Q_ЭФФ = - эффективный расходгидродвигателя.

На основании системы уравнений (5.21) можно построить структурную схему (рис. 5.1)

Участок (1) показывает процесс преобразования входного сигнала в расход жидкости на выходе золотникового гидроусили­теля и процесс формирования сигнала расхода скольжения в виде, разности расходов ненагруженного золотника и эффективного рас­хода, обусловленного динамическим состоянием нагруженного гидродвигателя и рабочего органа.

Участки (2) и (3) характеризуют процесс изменения давления и движущего усилия в гидроусилителе.

Участок (4) учитывает процесс преобразования движущего усилия в перемещение на­груженного рабочего органа системы управления.

Структурная схема позволяет получить передаточные функ­ции гидропривода от перемещения золотника к перемещению штока силового цилиндра, а которому присоединяется датчик об­ратной связи и от перемещения штока к перемещению нагрузки с учетом сжимаемости жидкости и упругости конструкции силовой проводки (кинематики) и основания крепления при С_ПОЗ ⁼ 0 в та­ком виде:

Влияние нелинейностей. При исследовании динамики реаль­ного привода необходимо учитывать влияние нелинейности. К существенным нелинейностям относятся: зона чувствительности, насыщение по расходу и давлению, люфты, трение в гидродвига­теле.

Для построения и исследования нелинейную динамическую структуру делят на две части:

линейную (линейную динамическую модель) и нелинейную. Используют при этом методы, известные из ТАУ.