Дипломная работа: Повышение производительности автогрейдера, выполняющего планировочные работы, совершенствование системы управления

В работе Б.Д. Каноныхина в соответствии с методом структурно-кинематического объединения типовых агрегатных подсистем были получены динамические модели колеса, балансирной тележки, остова, структурно-кинематические связи продольного и поперечного движений. На основании динамических моделей агрегатных подсистем синтезируется динамическая модель всей системы в целом: продольного и поперечного движения.

1 .2.2 Анализ математических моделей гидроприводов

Решение задач анализа и синтеза гидроприводов невозможно осуществлять без их математических моделей, которые необходимо составлять для каждой новой гидравлической схемы. Разнообразные схемы гидроприводов представляют совокупность соединенных между собой гидроэлементов, причем количество функциональных элементов гидросистем невелико: насос, гидромотор, гидроцилиндр, гидролиния, дроссель, редукционный, предохранительный и обратный клапаны и др. Указанные гидроэлементы достаточно глубоко изучены и в зависимости от принятых допущений и поставленных задач исследования описаны с той или иной степенью детализации.

В работе Бирюкова С.Т. предлагается методика составления математических моделей гидроприводов, базирующаяся на представлении гидроэлементов в виде многомерных динамических объектов и использующая векторно-матричную форму записи уравнений.

Динамические свойства многомерных объектов полностью характеризуются их уравнениями движения, связывающими выходные и входные величины объектов, которые составляются на основе законов физики при рассмотрении процессов преобразования и передачи информации. Линеаризованная математическая модель гидравлического многомерного объекта может рассматриваться как гидравлический многополюсник. Гидропривод в целом можно рассматривать как сложный ГМП, состоящий из соединенных между собой различными способами простых ГМП.

Представление математических моделей гидроприводов в виде ГМП позволяет формализовать процесс составления математических моделей и возложить его на ЭВМ. При этом, в зависимости от целей и задач исследования, могут быть сформированы математические модели двух типов: модели, которые устанавливают аналитическую взаимосвязь между внешними воздействиями и выходными величинами без рассмотрения величин векторов, связывающих ГМП между собой, и модели, устанавливающие аналитическую взаимосвязь между векторами гидросистемы.

В работе Бакалова А.Ф. отмечается, что для решения задач динамики гидрофицированной машины в целом, когда наибольший интерес представляет движение выходного звена исполнительного электрогидропривода при подаче на вход управляющего воздействия, то есть «макродинамика» гидропривода, его математическое описание может быть значительно упрощено. При этом не будут рассматриваться процессы, связанные с работой отдельных гидроэлементов.

При описании электрогидропривода в качестве входного воздействия принята выходная координата порогового элемента, в качестве выходной координаты – перемещение штока гидроцилиндра.

В своей работе Беляев В.В. предложил общую передаточную функцию гидропривода. Так как объемный гидропривод обладает такими общими свойствами, как время запаздывания и постоянная скорость перемещения штоков исполнительных гидроцилиндров в установившемся режиме, переходные процессы разгона и торможения штока гидроцилиндра, то можно выделить следующие характерные стадии переходного процесса:

1) чистое запаздывание t_гид , в течение которого шток находится в покое после включения распределителя;

2) стадию разгона, в течение которой шток разгоняется до номинальной скорости;

3) стадию установившегося движения.

Выделенным стадиям можно поставить в соответствие три последовательно соединенных звена – звено чистого запаздывания, апериодическое звено первого порядка и интегрирующее звено.

Математическое описание звена чистого запаздывания имеет вид:

Q_г = R_г ,

где R_г , Q_г – входной и выходной сигналы звена чистого запаздывания.

Передаточная функция такого звена определяется по преобразованию Лапласа, и имеет вид:

.

Свойства апериодического звена первого порядка определяются постоянной времени t_р , характеризующей его инерционность, и коэффициентом передачи K_и .

С учетом того, что K_и =1, передаточная функция имеет вид:

.

Передаточная функция интегрирующего звена

,

где K – коэффициент, определяющий скорость штока гидроцилиндра в установившемся режиме.

Общую передаточную функцию гидропривода можно записать:

.

Анализ предшествующих исследований, посвященный математическому описанию гидропривода, позволяет сделать вывод, что элементы гидропривода достаточно хорошо изучены и для достижения поставленной в работе цели могут быть представлены в виде передаточных функций.

1 .2.3 Анализ математических моделей микрорельефа грунта

Известно, что на точность планировочных работ существенно влияют параметры поверхностей грунта, по которому автогрейдер движется в процессе работы. Для отражения влияния микрорельефа на ЗТМ используются его математические модели. Модели могут быть представлены детерминированными и стохастическо-детерминированными функциями, а также записью реального случайного профиля.