Файл: Костин С.В. Рулевые приводы.pdf

Частота среза рулевого гидропривода без коррекции с небольшими отклонениями равна добротности соСр — KD- В 'качестве базовой частоты следует принять сопря­

гаемую частоту исполнительного гидропривода

где

Следует заметить, что частоту мк нельзя изменять произвольно, хотя она и не является стабильной. Эта частота может изменяться примерно в два раза вслед­ ствие изменения модуля упругости жидкости при изме­ нении температуры и давления. При ^=1+80° С

'Ст

.при t = — 50° С

7к = 0,7-10-3, а <в«= 1430 с-1.

Очевидно, что для расчета устойчивости следует выби­ рать сок и Тк при высокой температуре (^=+80°С).

Приведенное значение массы подвижных элементов определяют по формуле

Ш— /Прул -(- /7Іц< ~Ь /Пц,

где

тпрул — / р у л //2;

/пж — приведенное значение массы жидкости в гидро­ цилиндре и магистралях;

/пп— масса поршня и штока.

Коэффициент демпфирования и коэффициент усиле­ ния золотника гидравлического исполнительного приво­ да с дроссельным регулированием также не являются постоянными величинами. Оба этих коэффициента явля­ ются функцией амплитуды колебания золотника;

87

^V.l Дѵ)~^ѵ^ЭГУ ЯИ д.) А

где q{Ax) — коэффициент гармонической линеаризации нелинейной характеристики Q= cp(x) (см. рис. 1.30), который определяется по форму­ лам;

В этом случае с уменьшением амплитуды золотника добротность уменьшается, а запасы устойчивости следя­ щего привода увеличиваются.

Зависимости коэффициента демпфирования исполни­ тельного гидропривода и добротности следящего приво­ да от амплитуды колебания золотника, обусловленные нелинейными характеристиками, позволяют сделать важ­ ный вывод и дать следующие рекомендации для проек­ тирования.

Быстродействие следящего гидропривода и устойчи­ вость контура стабилизации обусловлены высоким зна-

89

чеиием добротности (при q{Ax) ^ k 3) и сравнительно боль­ шим коэффициентом демпфирования £к= 0,134-0,2, а устойчивость и автоколебания следящего рулевого гидро­ привода при отсутствии входного воздействия или при малых амплитудах определяются пониженным значением добротности (при qo{x) —ki = kQx°) и очень низким значе­ нием собственного демпфирования исполнительного гид­ ропривода (£,< = 0,05). Это свойство следящего гидропри­ вода рационально и автоматически изменять динамиче­ ские параметры, при которых улучшаются запасы устойчивости (рис. 1.32), можно рассматривать как свой­ ство самонастраивающейся системы регулирования и следует использовать его при проектировании быстродей­ ствующих рулевых приводов.

Эффект автоматического снижения добротности при малых амплитудах за счет нелинейной характеристики расхода золотника можно усилить путем изменения кон­ струкции дросселирующего рабочего окна, например, за­ меняя прямоугольную форму окружностью.

Следует заметить, что улучшение устойчивости следя­ щего привода за счет уменьшения крутизны характерис­ тики золотника при малых амплитудах, но при отсутствии входного сигнала не исключает возможности появления автоколебаний при медленно меняющихся входных воз­ действиях. Этот режим движения требует дополнитель­ ного исследования и расчета [23].

Метод сопряжения частот как предварительный ме­ тод расчета динамики основан на выборе частот звеньев управления: соу и соэгу в зависимости от соотношения частоты среза соСр и базовой частоты шк слабодемпфированного (£к<0,5) исполнительного гидропривода при ус­ ловии обеспечения необходимых запасов устойчивости следящего привода.

Частота среза и добротность привода обусловливает необходимое его быстродействие и устойчивость контура стабилизации и приближенно определяются по формуле

K D= Шср > (6 — 7) «ЛА-

При .шла= 40 с '1 Ко = Шер ^ 240 — 280 с-1.

Для расчета динамических и частотных характерис­ тик привода при больших амплитудах золотника прини-

90

LjE

91

маем требуемое значение добротности KD= 300 с-1 и час­ тоты среза соСр = 300 с-1 (см. рис. 1.32).

При £к<0,5 первое необходимое условие устойчивости следящего привода

©к СОср

в расчетном примере выполняется, так как сок= 750 с-1. Однако это условие является необходимым, но еще не достаточным для обеспечения устойчивости при высокой добротности KD= 300 с-1 и малом расчетном значении коэффициента демпфирования исполнительного гидро­

привода £к= 0,13.

Действительно, если устройства управления идеальны

что является неудовлетворительным с точки зрения быст­ родействия.

Коррекцию динамических свойств рулевого гидропри­ вода с малым значением можно осуществить [1, 4] с помощью апериодического функционального звена электрогидравлического усилителя, постоянную времени ко­ торого изменяют за счет изменения конструктивных па­ раметров.

«Э Г У

иэтим самым перераспределяя запасы устойчивости по

фазе и модулю (уменьшая большой запас по фазе и уве­ личивая недостающий запас по модулю), можно добить­ ся повышения добротности K D до 300 с-1 при допустимых

При Малых амплитудах £к = 0,05, а критическое значе­ ние добротности Кскр= 380 с-1.

92