2517

При QН1 = 100 см3/с – оптимальное значение ширины зоны нечувствительности = 0,01 м со значениями целевых функций

σz = 0,0141 м; tПП = 2,98 с; ΔL = 17,28 дБ; Δφ = 85,5°.

При QН2 = 150 см3/с – оптимальное значение ширины зоны нечувствительности = 0,01746 м со значениями целевых функций

σz = 0,0186 м; tПП = 2,7937 с; ΔL = 18,31 дБ; Δφ = 86,62°.

При QН3 = 200 см3/с – оптимальное значение ширины зоны нечувствительности = 0,027171 м со значениями целевых функций

σz = 0,025315 м; tПП = 3,112 с; ΔL = 19,98 дБ; Δφ = 87,32°.

При QН4 = 250 см3/с – оптимальное значение ширины зоны нечувствительности = 0,04125 м со значениями целевых функций

σz = 0,0267 м; tПП = 4,061 с; ΔL = 21,31 дБ; Δφ = 89,78°.

При QН5 = 300 см3/с – оптимальное значение ширины зоны нечувствительности = 0,05 м со значениями целевых функций

σz = 0,03175 м; tПП = 4,055 с; ΔL = 21,51 дБ; Δφ = 89,5°.

Из полученных результатов видно, что система управления с контуром упреждения имеет лучшие показатели по сравнению с системой управления без контура упреждения. Для наглядности результаты оптимизации были сведены в табл. 3.13, 3.14 и

представлены в виде графиков зависимостей значений целевых функций от величины подачи гидронасоса (рис. 3.38 – 3.41).

Таблица 3.13

Оптимальные значения параметров системы управления и численные

значения целевых функций (система управления без контура упреждения)

Таблица 3.14

Оптимальные значения параметров системы управления и численные

значения целевых функций (система управления с контуром упреждения)

функций систем управления с контуром упреждения и без него

сведены в табл. 3.15.

Таблица 3.15

Максимальные расхождения численных значений целевых функций

систем управления с упреждающим контуром и без него

Таким образом, путем сравнения численных значений целевых функций систем управления с упреждающим контуром и без него была подтверждена эффективность разработанной системы управления. Расхождение показателей систем управления с контуром упреждения и без него по различным параметрам составило от 6 до

50%.

Рис. 3.38. Зависимости численных значений среднеквадратичного отклонения от величины подачи гидронасоса

tПП, с

169

170

3.6. Инженерная методика выбора основных параметров системы управления рабочим органом цепного траншейного экскаватора

Проведенные в работе теоретические исследования легли в основу разработанной инженерной методики выбора основных параметров СУ положением РО ЦТЭ.

Алгоритм методики представлен на рис. 3.42.

Методика заключается в следующем:

1. Задать базовую машину, на которую устанавливается СУ положением РО.

171

2.Задать линейные размеры элементов базовой машины.

3.Для математической модели гидропривода задать подачу гидронасоса и параметры гидроцилиндра.

4.Для модели микрорельефа задать среднеквадратическое отклонение, коэффициент периодичности и коэффициент затухания.

5.Определить тип устанавливаемой СУ положением РО (с

контуром упреждения или без него).

6.Определить параметры, подлежащие оптимизации, и задать их граничные значения.

7.Провести исследования математической модели на ЭВМ.

172

НАЧАЛО

Задать базовую машину

Задать исходные данные для решения математической модели

Определить тип устанавливаемой СУ положением РО

Определить параметры, подлежащие анализу

Решить задачу анализа

Выявить закономерности, связывающие исследуемые

Линеаризовать систему и выявить закономерности,

связывающие исследуемые параметры с показателями

Сформулировать задачу оптимизации

Аппроксимировать зависимости, полученные при решении

Перейти от задачи условной оптимизации к задаче

Решить задачу безусловной оптимизации методом Ньютона

Получить рациональные значения исследуемых параметров

КОНЕЦ

173

Рис. 3.42. Алгоритм инженерной методики выбора параметров системы

управления положением рабочего органа цепного траншейного экскаватора

8.Провести анализ влияния исследуемых параметров на выходные характеристики.

9.Линеаризовать систему методом гармонической линеаризации и провести анализ влияния исследуемых параметров на показатели качества и запасы устойчивости системы.

10.Сформулировать задачу оптимизации: установить целевую функцию, задать ограничения и граничные условия.

11.Методом наименьших квадратов аппроксимировать зависимости выходных характеристик, показателей качества и запасов устойчивости от исследуемых параметров, полученные при выполнении пунктов 8 и 9.

12.Перейти от задачи условной оптимизации к задаче безусловной оптимизации методом множителей Лагранжа, исключив из задачи оптимизации ограничения и граничные условия.

13.Решить задачу безусловной оптимизации методом Ньютона.

14.Получить рациональные значения варьируемых параметров,

соответствующих каждой целевой функции для каждого значения

подачи гидронасоса.

3.7. Программный продукт для расчета основных параметров

системы управления рабочим органом

цепного траншейного экскаватора

Для внедрения и широкого использования предложенной

инженерной методики выбора основных параметров СУ положением

174

РО ЦТЭ было решено создать программный продукт для расчета на ЭВМ (рис. 3.43). Данный продукт разрабатывался на основе предложенного алгоритма инженерной методики (см. рис. 3.42). В

программный продукт вошли базы данных с массивами результатов решений математической модели, зависимостей выходных характеристик, показателей качества и запасов устойчивости от основных параметров СУ положением РО ЦТЭ.

Программа расчета была написана с помощью языка программирования Visual Basic.

Программа расчета работает следующим образом:

- выбирается тип базовой машины, при этом из базы данных берутся необходимые линейные размеры;

175

Рис. 3.43. Окно программы расчета основных параметров системы управления

положением рабочего органа цепного траншейного экскаватора

-задаются подача гидронасоса, установленного на машине, и

параметры гидроцилиндра (диаметры штока и поршня) для решения модели гидропривода;

-выбирается тип СУ положением РО (с контуром упреждения или

без);

-вводятся граничные значения искомых параметров;

-вводятся минимально допустимые запасы устойчивости системы

ΔL, Δφ;

176