Дипломная работа: Дослідження сервоприводу з урахуванням нелінійності

По фізичному значенню визначає відношення амплітуди і зсув по фазі для першої гармоніки вихідних коливань нелінійного елемента. Тому її часто називають еквівалентним комплексним коефіцієнтом посилення нелінійного елемента.

Величини і залежать від властивостей нелінійного елемента, і для всіх типових нелінійностей їх значення є в літературі. Часто вони містять постійні множники, що враховують коефіцієнт посилення, передавальне відношення і т. п., значення яких входять в передавальну функцію лінійної системи, що використовується на першому етапі проектування при розгляді лінійної моделі. Раціонально ввести поняття типової нелінійної ланки, по аналогії з поняттям типових лінійних ланок. (В літературі зустрічаються визначення «приведена нелінійність», «нормована нелінійність» для того ж поняття, яке тут позначається як «нелінійна ланка».)

Коефіцієнти гармонійної лінеаризації типових нелінійних ланок не містять множників, незалежних від амплітуди, і їх властивості залежать тільки від властивостей нелінійності і амплітуди сигналу [1].

2. Аналіз і синтез досліджуваної системи управління сервоприводу з урахуванням впливу нелінійних ділянок

2.1 Аналіз технічного завдання на систему управління

В технічному завданні (ТЗ) систематизовані:

— постановка задач проектування систем управління;

— початкові дані (первинні характеристики) для об'єкту управління і його початкова математична модель;

— опис вигляду для проектує мої системи управління;

— умови експлуатації устаткування системи управління (СУ);

— вимоги до якості управління;

— характеристики енергоживлення устаткування.

ТЗ є основним документом в процесі проектування системи, міститьвсі початкові дані і вимоги до проектованої системи. Відповідно до пунктів 4.1–4.2 ТЗ формується вербальна модель об'єкту управління (ОУ) сервоприводу, виконана по нормальній гідродинамічній схемі з гідродинамічнимиорганами управління, що є площинами, що відхиляються. На малюнку 2.1 представлена принципова схема типової електрогідравлічноїрульової машинки [7], що є гідравлічним підсилювачемзолотникового типу, керованим пропорційним електромагнітним елементом7.

Основними елементами гідропідсилювача є: два золотники 4 і 5, робочийциліндр 17 з поршнем18, кривошипно-шатунниймеханізм 14,15. Вихіднийвал кривошипно-шатунногомеханізму 13 кінематично пов'язаний з управляючиморганом літального апарату.

Робочий тиск в порожнинах циліндра створюється шестерним насосом 1, електродвигуном 10, що приводиться в рух. Пропорційний електромагнітний елемент 7 має якір. 8. Якір електромагніту кінематично пов'язаний із золотником за допомогою коромисла 3, сполученого з корпусом через плоску пружину 2 і тягу 5, Конструктивно електрогідравлічна РМ виконана у вигляді литого корпусу, що служить одночасно резервуаром з робочою рідиною (маслом), в якому розташовані практично всі перераховані елементи.

Автономність РМ забезпечуєтьсяза рахунок вбудованого в корпус спеціальногошестерного гідронасоса 1 для створення тиску робочої рідини в каналахгідросистеми.

Задані в ТЗ умови експлуатації устаткування СУ – це набір параметрів для проектування або вибору вимірювальних, обчислювальних засобів і виконавчих пристроїв, розміщуваних на електрогідравлічномуприводі. Відповідно до приведених в ТЗ вимог до якості процесууправління можливо однозначно визначити структуру і параметри законів управління контурівсистеми, що забезпечують стійкість і якість процесів, а також виконатианаліз впливу відхилення параметрів об'єкту і регуляторана вказані показники по заданих запасах стійкості.

Вказані в ТЗ вигляд рухи дозволяють одержати уявлення про опорнутраєкторію ОУ, що використовується в процесі формування лінійною моделлю, а також служать основою для вивчення робочої моделі ОУ у вигляді системилінійних диференціальних рівнянь, передавальних функцій [15].

2.2 Математична модель об'єкту управління

2.2.1 Підсилювач сервоприводу

Підсилювач сервоприводу (ПСП) – це підсилювач потужності. На вхід підсилювачаподаються струми порядка мікроампера, а на виході одержують до десятків або сотеньміліамперів, а іноді навіть дещо ампер.

ПСП є достатньо малоінерційною ланкою. В самих «жорстких» випадках його передавальна функція приймає вигляд:

(2.1)

Частіше за все має малу величину. Передавальну функцію ПСП приблизноможна записати як:

. (2.2)

Де – коефіцієнт посилення підсилювача по потужності.

2.2.2 Рульова машинка

Рульова машинка (РМ) – перетворить енергію, що поступає з ПСП, в механічнепереміщення. Особливістю РМ є те, що вона представляє собою інтегруючу ланку, тобто при подачі на вхід сигналу, на виході одержуємо швидкістьпереміщення (кутову швидкість).

Рульова машинав системах управління літального апарату (СУЛА) самостійнозвичайно не застосовується, а входить до складу замкнутого контуру сервоприводуі своїми динамічними і статичними параметрами визначає якість роботи сервоприводу.