Тема 5. Проектирование корректирующих устройств гидропривода, реализующих обратную связь по перепаду давления в исполнительном гидродвигателе.

Рассмотрев уравнения динамики электрогидравлических рулевых приводов и факторы, которые влияют на динамические показатели рулевых приводов, стоит задаться вопросом, а что именно приходится на практике корректировать? В электромеханических следящих приводах приведенный к якорю электродвигателя момент инерции даже на холостом ходу в 5 – 10 раз превышает инерционную нагрузку гидроцилиндра, приведенную к поршню. Поэтому в электроприводах часто вводят фазоопережающие фильтры для повышения запасов устойчивости позиционного контура по фазе. Для повышения быстродействия электропривода часто вводят также обратную связь по скорости. В электрогидравлическом приводе с дроссельным регулированием скорости нет необходимости вводить подобные корректирующие устройства. Привод и без коррекции достаточно быстродействующий. Запасы устойчивости привода по фазе, как правило, не ограничивают увеличение усиления позиционного контура (добротности привода). Так что же корректировать? По опыту авторов, основные задачи улучшения динамических свойств большинства электрогидравлических рулевых приводов состоят в повышении демпфирования исполнительного механизма привода, поскольку собственное демпфирование привода определяется только трением в подвижных элементах исполнительного механизма, а также утечками из полости в полость гидроцилиндра.

Практика показывает, что при проектировании гидроприводов, которые управляют положением инерционных объектов, например, таких как сопла ракетных двигателей ракет-носителей, больших рулевых поверхностей, подвижных артиллерийских установок, возникает проблема обеспечения требуемой динамики привода с малым с собственных демпфированием (ξо=0.05 – 0.2). Именно малое демпфирование в выходной части привода ограничивает запасы устойчивости позиционного контура по амплитуде. Практически во всех ракетах-носителях вектор тяги изменяется поворотом сопла ракетного двигателя, который имеет большую массу, малое собственное демпфирование, обусловленное трением в узлах подвески и низкую собственную частоту, которая определяется массой сопла и малой жесткостью конструкции узлов крепления привода. Такая же проблема возникает при создании подвижных артиллерийских установок боевых вертолётов. В подобных системах в конфликт вступают требование обеспечения относительно высокой добротности позиционного контура с целью минимизировать фазочастотные искажения, а также повысить его динамическую точность и высокий резонансный пик на сравнительно низкой частоте.

Величина резонансного пика определяется малыми силами трения в узлах крепления привода, конструкционным трением, возникающим при деформации объёмной конструкции, а также наличием утечек рабочей жидкости. Наличие резонансного пика на сравнительно низкой частоте приводит к уменьшению или даже к потере запасов устойчивости позиционного контура привода по амплитуде.

Регулятор состояния с измеряемыми координатами рулевого привода.

Взаимосвязь между входным воздействием и выходными координатами привода, описываемые дифференциальным уравнение n-ого порядка, может быть представлено в виде n дифференциальных уравнений i-ого порядка для каждой из n координат, называемых координатами состояния. Координаты состояния могут быть любые, но не должны быть линейно зависимыми. Другими словами одна любая координата состояния не может выражаться через другую координату с помощью линейной операции. Например, если в качестве координаты состояния выбрано ускорение объекта управления, то перепад давления на поршне (давление нагрузки) не может быть выбран в качестве другой координаты состояния, т.к. они линейно зависимы.

Рис.5.1