RU2361122C2 - Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier - Google Patents

Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier Download PDF

Info

Publication number
RU2361122C2
RU2361122C2 RU2007125885/06A RU2007125885A RU2361122C2 RU 2361122 C2 RU2361122 C2 RU 2361122C2 RU 2007125885/06 A RU2007125885/06 A RU 2007125885/06A RU 2007125885 A RU2007125885 A RU 2007125885A RU 2361122 C2 RU2361122 C2 RU 2361122C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
output
input
hydraulic
electronic
correction device
Prior art date
Application number
RU2007125885/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2007125885A (en
Inventor
Валерий Иванович Разинцев (RU)
Валерий Иванович Разинцев
Original Assignee
Валерий Иванович Разинцев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Валерий Иванович Разинцев filed Critical Валерий Иванович Разинцев
Priority to RU2007125885/06A priority Critical patent/RU2361122C2/en
Publication of RU2007125885A publication Critical patent/RU2007125885A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2361122C2 publication Critical patent/RU2361122C2/en

Links

Landscapes

  • Fluid-Pressure Circuits (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: proposed servo drive is intended for aircraft electrohydraulic automatic control systems. It comprises the 1st adding operating amplifier with its output connected to the input of the 1st correcting device, its output being connected to the electronic limiting unit input. The said electronic limiting unit out is connected to one of the inputs of the 2nd adding operating amplifier, its 2nd input being connected to the output of 2nd electronic correcting device. The input of the latter is connected to the output of matching hardware with its output connected to control winding of electro mechanic converter. The latter has its armature is articulated with hydraulic control valve moving element. The said hydraulic control valve communicates with the inlet and discharge hydraulic lines and, via two hydraulic lines, with the hydraulic cylinder working chambers. The hydraulic cylinder rod is articulated with the feed back transducer movable member. The said feed back transducer is connected to the matching hardware.
EFFECT: simpler design.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области машиностроения, а именно к электрогидравлическим автоматическим системам, широко применяемым в различных отраслях техники, где требуется быстродействующий электрогидравлический привод (ЭГСП) дроссельного регулирования небольшой мощности (не более 1,5÷2 кВт). Это приводы систем управления беспилотных летательных аппаратов, приводы механизмов управления мощных гидромашин, приводы систем регулирования гидравлических и газовых турбин и ряд других применений. В качестве электрогидравлических усилителей мощности (ЭГУ) в таких приводах используются однокаскадные ЭГУ с золотниковыми гидрораспределителями (ГР) двух видов - с цилиндрическим золотником и с плоским золотником на упругом подвесе (ПЗ). Последний золотник обладает рядом преимуществ (технологичность, гарантированный зазор, отсутствие трения) (см. Разинцев В.И. «Электрогидравлические усилители мощности» М., «Машиностроение», 1980 г.).The invention relates to the field of mechanical engineering, namely to electro-hydraulic automatic systems widely used in various fields of technology where a high-speed electro-hydraulic drive (EHSP) of throttle regulation of small power (not more than 1.5 ÷ 2 kW) is required. These are drives of control systems for unmanned aerial vehicles, drives of control mechanisms of powerful hydraulic machines, drives of control systems for hydraulic and gas turbines, and a number of other applications. As electro-hydraulic power amplifiers (EHUs) in such drives, single-stage EHUs with spool valves (GR) of two types are used - with a cylindrical spool and with a flat spool on an elastic suspension (PZ). The last spool has several advantages (manufacturability, guaranteed clearance, no friction) (see Razintsev VI, “Electro-hydraulic power amplifiers” M., “Mechanical Engineering”, 1980).

Принципиальная схема однокаскадного ЭГУ с ГР в виде ПЗ изображена на рис.10 в вышеуказанной работе. В качестве прототипа будем рассматривать ЭГСП с однокаскадным ЭГУ с ГР в виде ПЗ и с исполнительным механизмом в виде гидроцилиндра (ГЦ) с электрическим датчиком обратной связи (ДОС) совместно с набором стандартной электронной аппаратуры, необходимой для реализации следящего режима работы привода.The schematic diagram of a single-stage EGU with GR in the form of a PP is shown in Fig. 10 in the above work. As a prototype, we will consider EGSP with a single-stage EGU with GR in the form of a PZ and with an actuator in the form of a hydraulic cylinder (HZ) with an electric feedback sensor (DOS) together with a set of standard electronic equipment necessary for implementing the drive follow-up mode.

ЭГСП-прототип содержит:EGSP prototype contains:

- первый суммирующий операционный усилитель, на один вход которого подается управляющий сигнал, а другой вход через согласующую аппаратуру соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи гидроцилиндра;- the first summing operational amplifier, to one input of which a control signal is supplied, and the other input through the matching equipment is connected to the signal winding of the hydraulic cylinder feedback sensor;

- электронный усилитель мощности, выход которого соединен с управляющей обмоткой электромеханического преобразователя;- an electronic power amplifier, the output of which is connected to the control winding of the electromechanical converter;

- электромеханический преобразователь, якорь которого кинематически связан с подвижным элементом гидрораспределителя;- an electromechanical converter, the anchor of which is kinematically connected with the movable element of the valve;

- регулировочный узел, кинематически связанный с якорем электромеханического преобразователя;- an adjusting unit kinematically connected with the anchor of the electromechanical converter;

- гидрораспределитель, гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и через две гидролинии гидравлически соединенный с рабочими полостями гидроцилиндра;- a control valve hydraulically connected to the discharge and discharge hydraulic lines and through two hydraulic lines hydraulically connected to the working cavities of the hydraulic cylinder;

- гидроцилиндр, шток которого кинематически связан с подвижным элементом электрического датчика обратной связи гидроцилиндра;- a hydraulic cylinder, the rod of which is kinematically connected with the movable element of the electric feedback sensor of the hydraulic cylinder;

- согласующую аппаратуру электрического датчика обратной связи гидроцилиндра.- matching equipment of the hydraulic cylinder feedback sensor.

Недостатками вышеописанного ЭГСП являются:The disadvantages of the above EGSP are:

1. Необходимость в регулировке коэффициента усиления по цепи управления от тока в обмотках электромеханического преобразователя (ЭМП) до координаты ГР из-за допусков моментной характеристики ЭМП и допусков на жесткость упругого подвеса ПЗ. Эта регулировка реализуется с помощью регулировочного узла (см. рис.10 в вышеуказанной книге).1. The need to adjust the gain along the control circuit from the current in the windings of the electromechanical converter (EMF) to the coordinate of the GR due to tolerances of the moment characteristics of the EMF and tolerances for the stiffness of the elastic suspension of the PP. This adjustment is carried out using the adjustment unit (see Fig. 10 in the above book).

2. Зависимость коэффициента усиления по скорости выходного звена ЭГСП (штока ГЦ) от величин давлений нагнетания и слива, от нагрузки на выходном звене исполнительного механизма ЭГСП и от температуры рабочей жидкости, что ухудшает статические и динамические характеристики ЭГСП.2. The dependence of the gain on the speed of the output element of the EGSP (GC rod) on the pressure values for discharge and discharge, on the load on the output link of the actuator of the EGSP and on the temperature of the working fluid, which affects the static and dynamic characteristics of the EGSP.

3. Большой непроизводительный расход рабочей жидкости (до 40% от максимального расхода) из-за малых перекрытий по рабочим кромкам ПЗ, что обусловлено необходимостью обеспечить:3. Large unproductive flow rate of the working fluid (up to 40% of the maximum flow rate) due to small overlap along the working edges of the PP, due to the need to ensure:

- малую зону нечувствительности скоростной характеристики ЭГСП;- a small deadband of the speed characteristics of the EGSP;

- малую зону скоростной характеристики, в пределах которой из-за перекрытий ГР уменьшается коэффициент усиления в цепи ошибки контура привода при малых амплитудах управляющего сигнала и на малых частотах работы ЭГСП, что ухудшает его статические и динамические характеристики (Фомичев В.М. «Повышение характеристик золотниковых гидрораспределителей в области «нуля»» «Гидравлика и пневматика» №30(05) 2006 г.).- a small zone of the speed characteristic, within which due to the overlap of the GR, the gain in the drive circuit error circuit decreases at small amplitudes of the control signal and at low frequencies of the EGSP operation, which impairs its static and dynamic characteristics (Fomichev V.M. valve spool valves in the “zero” area (“Hydraulics and Pneumatics” No. 30 (05) 2006).

4. Сложность конструктивной реализации ограничения максимальной скорости выходного звена исполнительного механизма ЭГСП с помощью механических или гидравлических устройств. Указанное ограничение требуется в ряде автоматизированных систем управления (например, в системах управления летательными аппаратами).4. The complexity of the constructive implementation of the limitation of the maximum speed of the output link of the actuator of the EHSP using mechanical or hydraulic devices. This restriction is required in a number of automated control systems (for example, in aircraft control systems).

Технической задачей предлагаемого изобретения является устранение указанных недостатков. Поставленная задача решается тем, что заявленный следящий привод содержит:The technical task of the invention is to remedy these disadvantages. The problem is solved in that the claimed follow-up drive contains:

- первый суммирующий операционный усилитель, на один вход которого подается управляющий сигнал, а другой вход через согласующую аппаратуру соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи гидроцилиндра;- the first summing operational amplifier, to one input of which a control signal is supplied, and the other input through the matching equipment is connected to the signal winding of the hydraulic cylinder feedback sensor;

- электронный усилитель мощности, выход которого соединен с управляющей обмоткой электромеханического преобразователя;- an electronic power amplifier, the output of which is connected to the control winding of the electromechanical converter;

- электромеханический преобразователь, якорь которого кинематически связан с подвижным элементом гидрораспределителя;- an electromechanical converter, the anchor of which is kinematically connected with the movable element of the valve;

- гидрораспределитель, гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и через две гидролинии гидравлически соединенный с рабочими полостями гидроцилиндра;- a control valve hydraulically connected to the discharge and discharge hydraulic lines and through two hydraulic lines hydraulically connected to the working cavities of the hydraulic cylinder;

- гидроцилиндр, шток которого кинематически связан с подвижным элементом электрического датчика обратной связи;- a hydraulic cylinder, the rod of which is kinematically connected with the movable element of the electric feedback sensor;

согласующую аппаратуру электрического датчика обратной связи гидроцилиндра,matching equipment of the hydraulic cylinder feedback sensor,

При этом согласно изобретению:Moreover, according to the invention:

- выход первого суммирующего операционного усилителя соединен с входом первого электронного корректирующего устройства, передаточная функция которого WКУ1(s) имеет следующий вид:- the output of the first summing operational amplifier is connected to the input of the first electronic correction device, the transfer function of which W KU1 (s) has the following form:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
,

где: u1 - выходной сигнал первого электронного корректирующего устройства;where: u 1 is the output signal of the first electronic correction device;

Δu1 - входной сигнал первого электронного корректирующего устройства (выходной сигнал суммирующего операционного усилителя);Δu 1 - input signal of the first electronic correction device (output signal of the summing operational amplifier);

Δu1=uвх-uoc1;Δu 1 = u in -u oc1 ;

uвх - управляющий сигнал на входе первого суммирующего операционного усилителя;u I - control signal at the input of the first summing operational amplifier;

uoc1 - выходной сигнал согласующей аппаратуры;u oc1 - output signal matching equipment;

Тк1, Тк2, Тк3 - постоянные времени передаточной функции WKУ1(s).T k1 , T k2 , T k3 - time constants of the transfer function W KУ1 (s).

Тк1=(2÷4)Тср.T k1 = (2 ÷ 4) T cf.

Постоянная времени Тср определяется по соотношению:

Figure 00000002
;The time constant T cf is determined by the ratio:
Figure 00000002
;

ωср - частота, на которой амплитудная частотная характеристика разомкнутого внешнего контура следящего привода пересекает ось частот;ω cf is the frequency at which the amplitude frequency response of the open external loop of the servo drive crosses the frequency axis;

Tк2=(2÷4)Tк1;

Figure 00000003
;T k2 = (2 ÷ 4) T k1 ;
Figure 00000003
;

fраб - частота, в пределах которой нормируются динамические характеристики ЭГСП;f slave is the frequency within which the dynamic characteristics of the EGSP are normalized;

- выход первого электронного корректирующего устройства соединен с входом электронного блока ограничения, реализующего следующую функциональную зависимость выходного сигнала (u2) от входного сигнала (u1):- the output of the first electronic correction device is connected to the input of the electronic limiting unit, which implements the following functional dependence of the output signal (u 2 ) on the input signal (u 1 ):

Figure 00000004
Figure 00000004

Figure 00000005
;
Figure 00000005
;

Figure 00000006
- максимальная скорость холостого хода (без нагрузки) выходного звена ЭГСП при номинальных значениях давлений нагнетания и слива и при нормальной температуре рабочей жидкости;
Figure 00000006
- maximum idle speed (without load) of the EGSP output link at nominal pressure and discharge pressures and at normal temperature of the working fluid;

kДОС - коэффициент передачи электрического датчика обратной связи;k DOS - transmission coefficient of the electric feedback sensor;

kCA - коэффициент передачи согласующей аппаратуры;k CA is the transfer coefficient of matching equipment;

kДОСkCA [В/см];k DOS k CA [V / cm];

ky2 - коэффициент усиления передаточной функции второго электронного корректирующего устройства; ky2 [c].k y2 is the gain of the transfer function of the second electronic correction device; k y2 [c].

- выход блока ограничения u2 соединен с одним из входов второго суммирующего операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходом второго электронного корректирующего устройства, вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры и передаточная функция которого WКУ2(s) имеет следующий вид:- the output of the restriction block u 2 is connected to one of the inputs of the second summing operational amplifier, the second input of which is connected to the output of the second electronic correction device, the input of which is connected to the output of the matching equipment and the transfer function of which W KU2 (s) has the following form:

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

где: uoc2(s) - выходной сигнал второго электронного корректирующего устройства;where: u oc2 (s) is the output signal of the second electronic correction device;

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

- выход второго суммирующего операционного усилителя Δu2 (Δu2=u2-uoc2) соединен с входом электронного усилителя мощности.- the output of the second summing operational amplifier Δu 2 (Δu 2 = u 2 -u oc2 ) is connected to the input of the electronic power amplifier.

Сущность заявленного изобретения поясняется чертежом, на котором представлена принципиальная схема усовершенствованного электрогидравлического следящего привода (ЭГСП).The essence of the claimed invention is illustrated by the drawing, which shows a schematic diagram of an improved electro-hydraulic servo drive (EGSP).

Усовершенствованный ЭГСП содержит:Advanced EGSP contains:

- первый суммирующий операционный усилитель (СОУ1) (1), на один вход которого подается управляющий сигнал (uвх), а другой вход через согласующую аппаратуру (СА) (9) соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи (ДОС) (11) гидроцилиндра;- the first summing operational amplifier (SOU1) (1), to one input of which a control signal (u in ) is supplied, and the other input through a matching apparatus (SA) (9) is connected to the signal winding of the electric feedback sensor (DOS) (11) hydraulic cylinder;

- первое электронное корректирующее устройство (КУ1) (2), вход которого соединен с выходом СОУ1 (1) - Δu1 (Δu1=uвх-uoc1), где uoc1 - выходной сигнал СА (9);- the first electronic correction device (KU1) (2), the input of which is connected to the output of SOU1 (1) - Δu 1 (Δu 1 = u in -u oc1 ), where u oc1 is the output signal CA (9);

- блок ограничения (БО) (3), вход которого соединен с выходом КУ1 (2) - u1;- restriction unit (BO) (3), the input of which is connected to the output of KU1 (2) - u 1 ;

- второй суммирующий операционный усилитель (СОУ2) (4), один вход которого соединен с выходом БО (3) - u2, а другой вход соединен с выходом КУ2 (8) - uос2;- the second summing operational amplifier (SOU2) (4), one input of which is connected to the output of the BO (3) - u 2 , and the other input is connected to the output of KU2 (8) - u os2 ;

- второе электронное корректирующее устройство (КУ2) (8), вход которого соединен с выходом СА (9);- the second electronic correction device (KU2) (8), the input of which is connected to the output of the CA (9);

- электронный усилитель мощности (ЭУМ) (5), выход которого соединен с управляющей обмоткой ЭМП (6);- electronic power amplifier (EUM) (5), the output of which is connected to the control winding of the EMF (6);

- электромеханический преобразователь (ЭМП) (6), якорь которого кинематически связан с подвижным элементом гидрораспределителя;- an electromechanical converter (EMF) (6), the anchor of which is kinematically connected with the movable element of the hydraulic distributor;

- гидрораспределитель (ГР) (7), гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и через две гидролинии гидравлически соединенный с рабочими полостями гидроцилиндра;- a hydrodistributor (GR) (7), hydraulically connected to the discharge and discharge hydraulic lines and through two hydraulic lines, hydraulically connected to the working cavities of the hydraulic cylinder;

- гидроцилиндр (ГЦ) (10), шток которого кинематически связан с подвижным элементом ДОС (11);- a hydraulic cylinder (HZ) (10), the rod of which is kinematically connected with the movable element of the DOS (11);

- согласующую аппаратуру (СА) (9), вход которой соединен с сигнальной обмоткой ДОС (11).- matching equipment (CA) (9), the input of which is connected to the signal winding DOS (11).

Усовершенствованный ЭГСП работает следующим образом.Advanced EGSP works as follows.

Управляющий сигнал (uвх) поступает на один вход первого суммирующего операционного усилителя (СОУ1) (1), второй вход которого через согласующую аппаратуру (СА) (9) соединен с сигнальной обмоткой датчика обратной связи (ДОС) (11).The control signal (u Rin) is fed to one input of the first summing operational amplifier (SOU1) (1), the second input of which via a matching instrument (CA) (9) is connected to a signal feedback sensor winding (DOS) (11).

Таким образом, формируется внешний контур ЭГСП, обеспечивающий следящий режим работы ЭГСП по выходной координате (хп) - соответствие модуля и знака этой координаты модулю и знаку управляющего сигнала (uвх).Thus, an external EGSP circuit is formed, providing a follow-up mode of EGSP operation by the output coordinate (x p ) - the correspondence of the module and the sign of this coordinate to the module and the sign of the control signal (u in ).

Выход СОУ1 (1) соединен с входом первого электронного корректирующего устройства (КУ1) (2) с передаточной функцией WКУ1s) следующего вида:The output of SOU1 (1) is connected to the input of the first electronic correction device (KU1) (2) with the transfer function W KU1 s) of the following form:

Figure 00000001
;
Figure 00000001
;

где: u1 - выходной сигнал КУ1;where: u 1 - output signal KU1;

Δu1 - входной сигнал КУ1 (выходной сигнал СОУ1);Δu 1 - input signal KU1 (output signal SOU1);

Δu1=uвх-uoc1;Δu 1 = u in -u oc1 ;

uoc1 - выходной сигнал СА (9).u oc1 is the output signal CA (9).

Tк1 и Tк2 - постоянные времени интегро-дифференцирующей составляющей WКУ1(s), обеспечивающей повышение коэффициента усиления в цепи ошибки внешнего контура ЭГСП в определенной полосе частот, что позволяет:T K1 and T K2 are the time constants of the integro-differentiating component W KU1 (s), which provides an increase in the gain in the error circuit of the external EHSP circuit in a certain frequency band, which allows:

- уменьшить непроизводительный расход ЭГУ за счет увеличения перекрытий по рабочим кромкам гидрораспределителя без ухудшения зоны нечувствительности;- reduce the unproductive consumption of the EGU by increasing the overlap along the working edges of the valve without deterioration of the deadband;

- повысить точность воспроизведения выходной координаты ЭГСП (xп) при малых амплитудах управляющего сигнала и на малых частотах работы ЭГСП.- to increase the accuracy of reproducing the output coordinate of the EGSP (x p ) at small amplitudes of the control signal and at low frequencies of the EGSP.

Tк1=(2÷4)Tcp.T k1 = (2 ÷ 4) T cp .

Тcp - постоянная времени, определяемая по соотношению:T cp - time constant, determined by the ratio:

Figure 00000009
;
Figure 00000009
;

ωср - частота, на которой амплитудная частотная характеристика разомкнутого внешнего контура ЭГСП пересекает ось частот;ω cf is the frequency at which the amplitude frequency characteristic of the open external circuit of the EHSS crosses the frequency axis;

Tк2=(2÷4)Tк1.T k2 = (2 ÷ 4) T k1 .

Figure 00000010
Figure 00000010

fраб - частота, в пределах которой нормируются динамические характеристики ЭГСП.f slave - the frequency within which the dynamic characteristics of the EGSP are normalized.

Апериодическое звено

Figure 00000011
введено в WКУ1(s) для компенсации дифференцирующего эффекта звена с передаточной функцией (Tк3s+1) в цепи ошибки внешнего контура ЭГСП. Указанное дифференцирующее звено обусловлено видом передаточной функции второго электронного корректирующего устройства (КУ2) (8) (см. ниже).Aperiodic link
Figure 00000011
introduced in W KU1 (s) to compensate for the differentiating effect of the link with the transfer function (T k3 s + 1) in the error circuit of the external circuit of the EHSS. The specified differentiating link is due to the type of transfer function of the second electronic correction device (KU2) (8) (see below).

Выход КУ1 (u1) соединен с входом электронного блока ограничения (БО) (3), позволяющего реализовать ограничение максимального значения скорости выходной координаты ЭГСП

Figure 00000012
. Блок ограничения реализует следующую функциональную зависимость выходного сигнала (u2) от входного сигнала (u1):The output of KU1 (u 1 ) is connected to the input of the electronic block of limitation (BO) (3), which allows limiting the maximum value of the speed of the output coordinate
Figure 00000012
. The restriction unit implements the following functional dependence of the output signal (u 2 ) on the input signal (u 1 ):

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
;
Figure 00000014
;

Figure 00000006
- максимальная скорость холостого хода (без нагрузки) выходного звена ЭГСП при номинальных значениях давлений нагнетания и слива и при нормальной температуре рабочей жидкости;
Figure 00000006
- maximum idle speed (without load) of the EGSP output link at nominal pressure and discharge pressures and at normal temperature of the working fluid;

kДОС - коэффициент передачи ДОС (11);k DOS - transmission coefficient of DOS (11);

kCA - коэффициент передачи СА (9);k CA - transmission coefficient CA (9);

kДОСkCA [В/см];k DOS k CA [V / cm];

ky2 - коэффициент усиления передаточной функции второго электронного корректирующего устройства КУ2 (8) (см. ниже),k y2 is the gain of the transfer function of the second electronic correction device KU2 (8) (see below),

ky2 [c].k y2 [c].

Выход БО (3) - u2 соединен с одним из входов второго суммирующего операционного усилителя (СОУ2) (4), второй вход которого соединен с выходом второго электронного корректирующего устройства КУ2 (8) - uoc2 и вход которого соединен с выходом СА (9). Модуль и знак uoc2 соответствуют модулю и знаку скорости выходного звена ЭГСП

Figure 00000012
. Таким образом, формируется внутренний контур ЭГСП, обеспечивающий обратную связь по скорости выходного звена ЭГСП.The output of BO (3) - u 2 is connected to one of the inputs of the second summing operational amplifier (SOU2) (4), the second input of which is connected to the output of the second electronic correction device KU2 (8) - u oc2 and the input of which is connected to the output of CA (9 ) The module and sign u oc2 correspond to the module and sign of the speed of the output link of the EGSP
Figure 00000012
. Thus, the internal circuit of the EGSP is formed, providing feedback on the speed of the output link of the EGSP.

Этот контур обеспечивает инвариантность коэффициента усиления по скорости выходной координаты ЭГСП к нагрузке, к изменению давлений нагнетания и слива и к изменению температуры рабочей жидкости.This circuit ensures the invariance of the gain in speed of the output coordinate of the EGSP to the load, to a change in the discharge and discharge pressures, and to a change in the temperature of the working fluid.

Передаточная функция КУ2 (8) WКУ2(s) имеет следующий вид:The transfer function KU2 (8) W KU2 (s) has the following form:

Figure 00000007
,
Figure 00000007
,

где: uoc2(s) - выход КУ2 (8);where: u oc2 (s) is the output of KU2 (8);

Figure 00000008
.
Figure 00000008
.

Отметим, что постоянная времени Тк3 фигурирует и в WКУ1(s) (см. выше).Note that the time constant T k3 also appears in W KU1 (s) (see above).

Реализация указанного выше принципа работы внутреннего контура ЭГСП, помимо обеспечения инвариантности скорости выходного звена ЭГСП, позволяет исключить в ЭГУ регулированный узел, так как сформированный внутренний контур ЭГСП компенсирует влияние на коэффициент усиления по скорости ЭГСП допусков: на коэффициент усиления ЭУМ (5), на моментную характеристику ЭМП (6) и на жесткость упругих подвесов гидрораспределителя (плоского золотника) (7).The implementation of the above principle of operation of the internal circuit of the EHSS, in addition to ensuring the invariance of the speed of the output link of the EHSS, allows you to exclude a regulated unit in the EHU, since the formed internal contour of the EHSS compensates for the influence on the gain of the speed of the EHSS of tolerances: on the gain of the EUM (5), on the moment EMF characteristics (6) and the stiffness of the elastic suspensions of the valve (flat spool) (7).

Выход СОУ2 - Δu2 (Δu2=u2-uoc1) соединен с входом ЭУМ (5); выход ЭУМ (5) соединен с управляющей обмоткой ЭМП (6).The output of SOU2 - Δu 2 (Δu 2 = u 2 -u oc1 ) is connected to the input of the EUM (5); the output of the EUM (5) is connected to the control winding of the EMF (6).

Так как подвижный элемент ГР (7) кинематически связан с якорем ЭМП (6), то и модуль, и знак координаты подвижного элемента ГР (7) определяется модулем и знаком тока в управляющей обмотке ЭМП (6).Since the movable element of the GR (7) is kinematically connected with the armature of the EMF (6), both the module and the sign of the coordinate of the mobile element of the GR (7) are determined by the module and the sign of the current in the control winding of the EMF (6).

При отклонении подвижного элемента ГР (7) от нейтрального положения возникает перепад давлений в рабочих полостях ГЦ (10). В результате выходное звено ГЦ (шток ГЦ) начинает движение из своего исходного положения, что предопределяет появление сигнала обратной связи в сигнальной обмотке ДОС (11). Этот сигнал после прохождения согласующей аппаратуры одновременно поступает на один из входов СОУ1 (1) и на вход КУ2 (8).When the movable element of the GR (7) deviates from its neutral position, a pressure differential arises in the working cavities of the hydraulic cylinder (10). As a result, the GC output link (the GC stock) begins to move from its initial position, which determines the appearance of the feedback signal in the DOS signal winding (11). This signal, after passing the matching equipment, is simultaneously fed to one of the inputs of SOU1 (1) and to the input of KU2 (8).

В итоге имеем:As a result, we have:

1. Упрощение конструкции ЭГУ за счет исключения регулировочного узла.1. Simplification of the design of the EHU by eliminating the adjustment unit.

2. Улучшение статических, динамических и энергетических характеристик ЭГСП за счет введения обратной связи по скорости его выходного звена, что обеспечивает инвариантность коэффициента усиления по скорости выходного звена ЭГСП к внешней нагрузке, к изменению давлений нагнетания и слива и к изменению температуры рабочей жидкости.2. Improving the static, dynamic and energy characteristics of the EGSP by introducing feedback on the speed of its output link, which ensures the invariance of the gain in the speed of the EGSP output link to the external load, to a change in the discharge and discharge pressures, and to a change in the temperature of the working fluid.

3. Уменьшение непроизводительного расхода рабочей жидкости за счет введения интегро-дифференцирующего звена в цепь ошибки внешнего контура привода, позволяющего без ущерба для статических и динамических характеристик увеличить перекрытия в гидрораспределителе.3. Reducing the unproductive flow rate of the working fluid due to the introduction of an integro-differentiating link into the error circuit of the external drive circuit, which allows without damaging the static and dynamic characteristics to increase the overlap in the valve.

4. Упрощение схемы ограничения максимальной скорости выходного звена ЭГСП за счет замены гидравлического (ограничение площади рабочего окна золотника) или механического (механические упоры по ходу золотника) устройств на простое и дешевое электронное устройство.4. Simplification of the scheme for limiting the maximum speed of the EGSP output link by replacing the hydraulic (limiting the working window area of the spool) or mechanical (mechanical stops along the spool) devices with a simple and cheap electronic device.

Claims (1)

Электрогидравлический следящий привод дроссельного регулирования с однокаскадным электрогидравлическим усилителем мощности, содержащий:
первый суммирующий операционный усилитель, на один вход которого подается управляющий сигнал, а другой вход, через согласующую аппаратуру, соединен с сигнальной обмоткой электрического датчика обратной связи гидроцилиндра;
электронный усилитель мощности, выход которого соединен с управляющей обмоткой электромеханического преобразователя;
электромеханический преобразователь, якорь которого кинематически связан с подвижным элементом гидрораспределителя;
гидрораспределитель, гидравлически соединенный с гидролиниями нагнетания и слива и, через две гидролинии, гидравлически соединенный с рабочими полостями гидроцилиндра;
гидроцилиндр, шток которого кинематически связан с подвижным элементом электрического датчика обратной связи;
согласующую аппаратуру электрического датчика обратной связи гидроцилиндра,
отличающийся тем, что
выход первого суммирующего операционного усилителя соединен с входом первого электронного корректирующего устройства, передаточная функция которого WКУ1(s) имеет следующий вид:
Figure 00000015

где u1 - выходной сигнал первого электронного корректирующего устройства;
Δu1 - входной сигнал первого электронного корректирующего устройства (выходной сигнал суммирующего операционного усилителя);
Δu1=uвх-uoc1;
uвх - управляющий сигнал на входе первого суммирующего операционного усилителя;
uoc1 - выходной сигнал согласующей аппаратуры;
Тк1, Тк2, Тк3 - постоянные времени передаточной функции WKУ1(s);
Тк1=(2÷4)Тср;
постоянная времени Тср определяется по
Figure 00000016

ωср - частота, на которой амплитудная частотная характеристика разомкнутого внешнего контура следящего привода пересекает ось частот;
Figure 00000017

fраб - частота, в пределах которой нормируются динамические характеристики электрогидравлического следящего привода;
выход первого электронного корректирующего устройства соединен с входом электронного блока ограничения, реализующего следующую функциональную зависимость выходного сигнала (u2) от входного сигнала (u1):
Figure 00000018

Figure 00000019

Figure 00000020
- максимальная скорость холостого хода (без нагрузки) выходного звена электрогидравлического следящего привода при номинальных значениях давлений нагнетания и слива и при нормальной температуре рабочей жидкости;
kДОС - коэффициент передачи электрического датчика обратной связи;
kCA - коэффициент передачи согласующей аппаратуры;
kДОСkCA [В/см];
ky2 - коэффициент усиления передаточной функции второго электронного корректирующего устройства;
ky2 [c];
выход блока ограничения u2 соединен с одним из входов второго суммирующего операционного усилителя, второй вход которого соединен с выходом второго электронного корректирующего устройства, вход которого соединен с выходом согласующей аппаратуры, и передаточная функция которого WКУ2(s) имеет следующий вид:
Figure 00000021

где uoc2(s) - выходной сигнал второго электронного корректирующего устройства;
Figure 00000022

выход второго суммирующего операционного усилителя Δu2 (Δu2=u2-uoc2) соединен с входом электронного усилителя мощности. An electro-hydraulic throttle follow-up drive with a single-stage electro-hydraulic power amplifier, comprising:
the first summing operational amplifier, at one input of which a control signal is supplied, and the other input, through matching equipment, is connected to the signal winding of the hydraulic cylinder feedback sensor;
an electronic power amplifier, the output of which is connected to the control winding of the electromechanical converter;
an electromechanical converter, the anchor of which is kinematically connected with a movable valve element;
a control valve hydraulically connected to the discharge and discharge hydraulic lines and, through two hydraulic lines, hydraulically connected to the working cavities of the hydraulic cylinder;
a hydraulic cylinder whose rod is kinematically connected with a movable element of an electric feedback sensor;
matching equipment of the hydraulic cylinder feedback sensor,
characterized in that
the output of the first summing operational amplifier is connected to the input of the first electronic correction device, the transfer function of which W KU1 (s) has the following form:
Figure 00000015

where u 1 is the output signal of the first electronic correction device;
Δu 1 - input signal of the first electronic correction device (output signal of the summing operational amplifier);
Δu 1 = u in -u oc1 ;
u I - control signal at the input of the first summing operational amplifier;
u oc1 - output signal matching equipment;
T k1 , T k2 , T k3 - time constants of the transfer function W KУ1 (s);
T k1 = (2 ÷ 4) T cf ;
the time constant T cf is determined by
Figure 00000016

ω cf is the frequency at which the amplitude frequency response of the open external loop of the servo drive crosses the frequency axis;
Figure 00000017

f slave is the frequency within which the dynamic characteristics of the electro-hydraulic servo drive are normalized;
the output of the first electronic correction device is connected to the input of the electronic restriction unit, which implements the following functional dependence of the output signal (u 2 ) on the input signal (u 1 ):
Figure 00000018

Figure 00000019

Figure 00000020
- maximum idle speed (no load) of the output link of the electro-hydraulic servo drive at nominal pressure and discharge pressures and at normal temperature of the working fluid;
k DOS - transmission coefficient of the electric feedback sensor;
k CA is the transfer coefficient of matching equipment;
k DOS k CA [V / cm];
k y2 is the gain of the transfer function of the second electronic correction device;
k y2 [c];
the output of the restriction block u 2 is connected to one of the inputs of the second summing operational amplifier, the second input of which is connected to the output of the second electronic correction device, the input of which is connected to the output of the matching equipment, and the transfer function of which W KU2 (s) has the following form:
Figure 00000021

where u oc2 (s) is the output signal of the second electronic correction device;
Figure 00000022

the output of the second summing operational amplifier Δu 2 (Δu 2 = u 2 -u oc2 ) is connected to the input of the electronic power amplifier.
RU2007125885/06A 2007-07-10 2007-07-10 Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier RU2361122C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125885/06A RU2361122C2 (en) 2007-07-10 2007-07-10 Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007125885/06A RU2361122C2 (en) 2007-07-10 2007-07-10 Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007125885A RU2007125885A (en) 2009-01-20
RU2361122C2 true RU2361122C2 (en) 2009-07-10

Family

ID=40375467

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007125885/06A RU2361122C2 (en) 2007-07-10 2007-07-10 Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2361122C2 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013085416A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Razintsev Valery Ivanovich Single-stage electrohydraulic amplifier with electrical feedback on consumption
RU2574649C2 (en) * 2013-11-06 2016-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Air cushion vehicle
RU178142U1 (en) * 2017-07-04 2018-03-26 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" ELECTRIC HYDRAULIC DISTRIBUTOR WITH A PLANE ASH

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
РАЗИНЦЕВ В.И. Электрогидравлические усилители мощности. - М.: Машиностроение, 1980, с.69, рис.27. SU 1587231 А1, (МАРФИН Б.Ф. и др.), 23.08.1990. SU 735831 А, (ВНИИГИДРОПРИВОД), 25.05.1980. US 3455330 A, (L JACK WILLIAMS ET AL), 15.07.1969. US 44442855 A, (HOFFVAN JR ET AL), 17.04.1984. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013085416A1 (en) * 2011-12-09 2013-06-13 Razintsev Valery Ivanovich Single-stage electrohydraulic amplifier with electrical feedback on consumption
RU2488719C1 (en) * 2011-12-09 2013-07-27 Валерий Иванович Разинцев One-stage hydraulic booster with flow rate electric feedback
RU2574649C2 (en) * 2013-11-06 2016-02-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Air cushion vehicle
RU178142U1 (en) * 2017-07-04 2018-03-26 Акционерное общество "Новосибирский приборостроительный завод" ELECTRIC HYDRAULIC DISTRIBUTOR WITH A PLANE ASH

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007125885A (en) 2009-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102384118B (en) Electro-hydraulic proportional valve speed regulation control method, device, system and engineering mechanical equipment
Zheng et al. Fuzzy iterative learning control of electro-hydraulic servo system for SRM direct-drive volume control hydraulic press
CN111255756B (en) Variable speed pump control system in hydraulic system
RU2361122C2 (en) Throttling control electrohydraulic servo drive incorporating one-stage electrohydraulic power amplifier
CN102384119B (en) Method, device and system for speed regulation control of electro-hydraulic proportional valve and engineering machinery equipment
Hagen et al. Design and Implementation of Pressure Feedback for Load-Carrying Applications with Position Control
Wu Modeling and experimental evaluation of a load-sensing and pressure compensated hydraulic system
RU2361119C2 (en) Two-stage electrohydraulic feed back power amplifier
Zhang Hydraulic linear actuator velocity control using a feedforward-plus-PID control
Padovani Adding Active Damping to Energy-Efficient Electro-Hydraulic Systems for Robotic Manipulators—Comparing Pressure and Acceleration Feedback
RU2361123C2 (en) Electric hydraulic follower drive of throttle control with double-cascade electric hydraulic power amplifier
Bell et al. Active compensation of lightly damped electrohydraulic cylinder drives using derivative signals
Fu et al. Characteristics and control technology research of three-stage electro-hydraulic servovalve
Zhou et al. High precise fuzzy control for piezoelectric direct drive electro-hydraulic servo valve
Kim et al. Improvement of Backdrivability of a Force-Controlled EHA by Introducing Bypass Flow Control
Feng et al. Experimental comparison of antagonistic hydraulic muscle actuation under single/dual and zero/overlapped servovalve configurations
Kukkonen et al. Performance of a pump controlled asymmetric actuator: A comparison of different control methods
Wei et al. Self-tuning dead-zone compensation fuzzy logic controller for a switched-reluctance-motor direct-drive hydraulic press
Lin Controller design for hydraulic position control systems
RU2368932C1 (en) Electrohydraulic direct control follow-up drive with adaptive properties
Law Design Guidelines for an Electro-Hydraulic Actuator to Isolate Machines from Vibrations
Phakamach et al. An optimal feedforward integral variable structure controller for the electrohydraulic position servo control systems
Nascutiu Feedback linearization of the double-and single-rod hydraulic servo actuators
Borden et al. A Hybrid Piezoelectric-Hydraulic Actuator Model and Prototype With Large Stroke and Force Parameters
CN117307564A (en) Method for adjusting a hydraulic component

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20100711