Характеристики исполнительных механизмов.

Исполнительные механизмы реализуют различные звенья, как правило с нелинейными статическими характеристиками.

1. Мембранный исполнительный механизм
2. Поршневой исполнительный механизм
3. Электромеханический исполнительный механизм с импульсным управлением.

1. – имеют линейную характеристику 1 (идеальная). Перемещение вала исполнительного механизма от давления с крутизной, зависящей от площади мембраны и жесткости пружины. W_мим аппроксимируется П-звеном с К_м . Реальные характеристики МИМ в общем нелинейны 2 в области с большими значениями параметра Х.

2. – ПИМ, в идеале имеют интегральную характеристику 3, перемещение вала исполнительного механизма от перепада давления р на поршне, хотя реальные ПИМ отличаются от идеальных – кривая 4.

3. – ЭИМ постоянной скорости (V_им). Статическая характеристика является релейной, с зоной нечувствительности  5 или с зоной нечувствительности  и зоной неоднозначности  6. Вследствие значной нелинейности этих устройств, только импульсное управление позволяет получить квазилинейные характеристики, которые выражаются ОПФ интегрирующего звена. Т – период подачи импульса, т.е. , где- длительность импульса и паузы.

Из данных таблицы видно, что реальные статические характеристики исполнительных механизмов являются нелинейными. Ведение Ж.О.С. в системы с нелинейными характеристиками исполнительного механизма позволяет при произведении получить динамику идеального П-звена, т.е. введение О.С. позволяет произвести линеаризацию характеристик исполнительного механизма.

Структурные схемы, включающие исполнительные механизмы.

а)

б)

в)

Схема а) позволяет получить идеальное П-звено.

Схема б) система с введением ОС только на управляющую часть. Следует выбирать закон регулирования в управляющей части с учетом ОПФ ИМ. Если необходимо получить ПИ-закон управления, а ИМ поршневого типа с ОПФ И-звена, то ОПФ звена ОС должно соответствовать А-звену 1-го порядка: ,

Схема в) введение ОС только на исполнительную часть позволяет улучшить линейность системы, особенно при введении ЖОС. Тогда ИМ реализует П-звено, управляющая часть должна полностью реализовывать требуемый закон регулироваия.

Гидравлические ИМ.

Поршневого и лопастного типа. В ГИМ перестановочное усилие создается за счет действия давления жидкости на мембрану, поршень, лопасть. Давление жидкости в них: ()10³ кПА.

Поршневого типа:

ПИМ поступательного типа состоят из цилиндра 2, внутри которого движется поршень со штоком 3. Для перемещения поршня нужно преодолеть силы трения F₁, нагрузку на штоке R₁ и противодавление жидкости с другой стороны поршня. Условие движения: , где

S – площадь поршня

Р – давление жидкости на поршень, направленное в сторону движения

Р_n – противодавление жидкости со стороны слива.

Тогда скорость движения поршня: , гдеQ – объемный расход жидкости.

Скорость перемещения поршня: , гдеY – величина перемещения штока пропорционально Q. Это входная величина, которая регулируется элементом 1 – подвод масла. Такие ИМ относятся к И-звену: .

Лопастного типа:

Такие ИМ сразу обеспечивают на выходе вращательное движение вала. При Р₁>Р₂ – лопасть поворачивается. Угол поворота: до 300⁰. Такой ИМ представляет собой цилиндр 1, внутри которого вращается лопасть 2. Рабочая жидкость поступает через каналы, расположенные по обе стороны от лопасти.

Достоинства ГИМ:

1. простота конструкции

2. надежность аппаратуры в эксплуатации

Недостатки ГИМ:

1. при удалении на большое расстояние от РУ необходимость установки гидроусилителей

2. значительная потеря энергии: от рабочего перепада Р

ГИМ кривошипные с углом поворота 90⁰