Ранее рассматривалось трение и приводилось уравнение

г де k_BT – коэффициент вязкого трения, М_Т – сухое трение в подвижной системе руля. В итоге уравнение нагрузки на валу привода примет вид:

Cледует отметить, что при описании работы гидропривода трение опускалось, так как жидкость при перетекании через дроссели имеет высокую степень демпфирования, значительно превышающее влияние трения. В случае пневматического привода трение следует учитывать. Для упрощения расчётов проводят гармоническую линеаризацию последнего уравнения нагрузки, которое принимает вид:

которое является добавкой к вязкому демпфированию.

3.6. Структурная схема пневматического привода.

Как и в случае гидропривода, ограничимся рассмотрением структурной схемы исполнительной части привода.

Структурная схема исполнительной части привода может быть получена на основании уравнений ПРУ, ПД и нагрузки. Рассмотрим соответствующие уравнения:

На основании приведённых уравнений можно представить структурную схему участка прямой цепи привода. Точки суммирования обратных связей по перепаду давления и скорости штока можно поменять местами.

P

M

x



k_GX

A_П r_KH

W_H

k_d s

Параметры структурной схемы определяются через конструктивные параметры и параметры сжатого газа по соотношениям, полученным на основании приведённой выше системы уравнений привода:

Постоянная времени Т_П является основной постоянной времени, характеризующей инерционность ПП. Можно показать, что она приближённо определяется как отношение перемещения y_max к максимальной скорости штока поршня

После несложных преобразований получим структурную схему ПП в более компактной форме с учётом безинерционности УМ и ЭМП

Полученная структурная схема достаточно хорошо отражает основные свойства ПП при очевидной простоте. Схема может быть принята за основу для анализа характеристик привода. В некоторых случаях необходимо учесть запаздывание сигнала в усилителе мощности, а также основные нелинейные свойства привода (трение, ограничение по перемещению струйной трубки).

Структурная схема ПП при k_Ш=0 и k_BT=0.

Рассмотрим участок структурной схемы ПП при наличии только инерционной нагрузки (k_Ш=0 и k_BT=0):

k_GX

A_П r_KH

На основании приведённой схемы для замкнутого контура получаем:

Полученное выражение передаточной функции привода показывает, что в рассматриваемом случае ПП описывается колебательным звеном с астатизмом первого порядка.

Структурная схема силового ДПП в общем случае.

В общем случае нагружения, т.е. при k_Ш0, k_ВТ0 и I_Н0, частотные характеристики и передаточную функцию привода можно получить на основании анализа логарифмических частотных характеристик. Для проведения анализа частотных характеристик вновь рассмотрим структурную схему ПП, ограничившись исполнительной частью.

Рассмотренный контур имеет третий порядок, что делает неоднозначным анализ свойств контура в общем случае без конкретных значений постоянных времени и коэффициента передачи. Для случая применения пневмопривода в рулевых приводах ЛА диапазоны изменения параметров контура имеют определённые границы, что позволяет анализировать его характеристики. Для анализа используем построение логарифмических частотных характеристик, только амплитудных и асимптотических. Ниже приводятся построения для приведённой выше структурной схемы с учётом глубокой отрицательной обратной связи.

дБ

1/Т_Ш

1/Т_П

1/Т_Н

1/Т_ПП

40
20
0 1/с 1/Woc

0,1

1,0

10

100

При глубокой обратной связи замкнутая частотная характеристика идёт по нижней из характеристик. Для построения необходимо строить прямую передаточную характеристику и 1/W_oc, имея в виду, что числитель определяется соотношением

В результате построений мы как и в случае гидропривода можем заменить исходную структурную схему разомкнутого привода приближённым произведением двух звеньев