2517

линейные датчики хода штока гидроцилиндра применяются крайне редко из-за низкой надежности.

Из рис. 3.13 видно, что функциональная зависимость ZРО = f (v2)

существенно отличается от линейной зависимости. В связи с этим при использовании v2 в качестве информационного параметра необходимо будет использовать нелинейный функциональный преобразователь.

Тем не менее этот информационный параметр обладает тем преимуществом, что датчики углового положения элементов рабочего оборудования землеройных, дорожных и строительных машин серийно выпускаются и показали достаточную надежность в условиях эксплуатации.

3.2.3. Анализ математической модели гидропривода

Для исследования характеристик математической модели гидропривода был выбран входной параметр – перемещение золотника гидрораспределителя (рис. 3.14, 3.15). Выходными параметрами являлись скорость перемещения штока гидроцилиндра и перемещение штока гидроцилиндра, представляющие наибольший интерес в данной работе.

127

128

Рис. 3.17. Зависимость перемещения штока гидроцилиндра от времени при положительном ступенчатом воздействии на золотник гидрораспределителя

(QН1 = 100 см3/с; QН2 = 200 см3/с; QН3 = 300 см3/с)

VЦ, м/с

0

-0,007

QН1

-0,014

-0,021

QН2

-0,028

QН3

-0,035

129

Полученные зависимости представлены на рис. 3.16 – 3.19. Как видно из графиков, скорость штока гидроцилиндра при выдвижении и втягивании прямо пропорциональна подаче питающего насоса. Время нарастания скорости штока гидроцилиндра (время переходного процесса) не превышает 0,03 с.

130

3.3.Исследование математической модели

вдинамическом режиме

Основной задачей теоретических исследований математической модели ЦТЭ является определение численных значений основных параметров СУ положением РО и факторов, влияющих на их изменение.

Параметры модели были разделены на три группы:

1.Фиксированные параметры.

2.Параметры, носящие стохастический характер.

3.Варьируемые параметры.

Данное разделение было необходимо для определения степени влияния различных параметров на процесс формирования траншеи.

К фиксированным параметрам были отнесены:

1)геометрические размеры ЦТЭ и РО;

2)тренд реакции грунта на РО;

3)упругие и демпфирующие свойства элементов ходового и рабочего оборудования;

4)массы элементов ЦТЭ.

Кслучайным параметрам были отнесены: 1) параметры неровностей микрорельефа; 2) флюктуации реакции грунта на РО.

Кварьируемым параметрам были отнесены: 1) время запаздывания гидропривода; 2) ширина зоны нечувствительности; 3) подача гидронасоса.

Данное разделение параметров математической модели ЦТЭ

обусловлено тем, что цель работы состоит в повышении качества работ, выполняемых ЦТЭ. В связи с этим дальнейшие исследования сводились к изучению влияния параметров СУ на геометрическую точность формирования траншеи.

В качестве входного воздействия использовалось воздействие микрорельефа на элементы ходового оборудования и воздействие реакции разрабатываемого грунта на РО.

131

Рис. 3.22. График изменения среднеквадратического отклонения вертикальной координаты дна траншеи от ширины зоны нечувствительности и подачи гидронасоса при τГП = 0,02 с

Низкочастотная составляющая силы сопротивления копанию на РО соответствовала грунту III категории. Глубина траншеи составляла 1,8 м, ширина – 0,4 м. Параметры математической модели ЦТЭ соответствовали реальной машине – экскаватору ЭТЦ-1616 на базе трактора ЗТМ-82. Так как значение подачи в исследуемой системе могло изменяться дискретно, в зависимости от типа установленного на базовой машине гидронасоса, было принято решение проводить исследования для пяти значений подачи гидронасоса: QН1 = 100 см3/с; QН2 = 150 см3/с; QН3 = 200 см3/с; QН4 = 250 см3/с; QН5 = 300 см3/с. Время запаздывания гидропривода τГП варьировалось от 0,02 до 0,1 с, что соответствует различным конструкциям гидроприводов. Ширина зоны нечувствительности порогового элемента варьировалось от 0,01 до 0,05 м. Полученные значения среднеквадратических отклонений были представлены в виде совокупности пяти поверхностей (рис. 3.20). Для примера на рис. 3.21 – 3.22 представлены сечения этих поверхностей по оси времени запаздывания гидропривода и по оси ширины зоны нечувствительности.

133

Анализируя полученные графики, можно сделать вывод, что изменение трех варьируемых параметров системы управления в указанных интервалах оказывает различное влияние на среднеквадратическое отклонение профиля дна. Наиболее существенное влияние оказывает подача гидронасоса, определяющая скорость перемещения штока гидроцилиндра.

Предложенная во второй главе СУ положением РО ЦТЭ с контуром упреждения позволяет исключить время запаздывания гидропривода, а, следовательно, повысить точность формирования дна траншеи.

Как видно из графика (рис. 3.2.3), предложенная система управления с упреждающим контуром позволила существенно снизить среднеквадратическое отклонение вертикальной координаты дна траншеи.

3.4. Исследование системы управления по критерию устойчивости

Разработанная математическая модель является нелинейной системой. Известны несколько способов исследования нелинейных

134