Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением

 

Изобретение предназначено для использования в системах автоматического управления полетом летательных аппаратов. Технический результат заключается в улучшении статических и динамических характеристик привода, а также в уменьшении мощности линейного электродвигателя. В привод введены модуль электрогидравлического усилителя, включающий двухсистемную рулевую машинку со сдвоенным золотником и датчиком положения постоянного тока на штоке, а также корректирующее устройство с моделью, включающее последовательно соединенные первый усилитель с регулируемым ограничением, интегратор, блок сравнения, второй усилитель с регулируемым ограничением, дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, третий усилитель с регулируемым ограничением, выход которого включен на третий вход второго предварительного усилителя-сумматора, входы первого усилителя с регулируемым ограничением соединены с выходами первого предварительного усилителя-сумматора, интегратора и второго усилителя с регулируемым ограничением, второй вход блока сравнения соединен с датчиком положения рулевой машинки, шток золотника рулевой машинки соединен с якорем линейного электродвигателя, а шток рулевой машинки соединен со штоком сдвоенного золотника исполнительного гидродвигателя. 2 ил.

Предлагаемое изобретение относится к электрогидравлическим следящим приводам с резервированием, предназначенным для использования в высоконадежных системах автоматического управления, например в системах автоматического управления полетом летательных аппаратов.

Известен электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением (см. INTERNATIONAL SYMPOSIUM OF “HYDRAULIC SYSTEMS AND ACTUATORS OF AIRCRAFTS” September 93, SAMARA, RUSSIA. DIRECT DRIVE VALVE TECHNOLOGY. PHILOSOPHY and CAPABILITY. By RANBIR BHATTI, MARKETING MANAGER of S.A.B.C.A. and ANDRE HUBERT, CHIEF ENDINEER of S.A.B.C.A. стр.17/28, 27/28, 29, 30), содержащий последовательно соединенные задатчик, первый и второй предварительные усилители-сумматоры, усилитель мощности, включенный на обмотку управления линейным электродвигателем непосредственно перемещающего посредством якоря шток золотника гидрораспределителя, соединенного с гидроцилиндром, на штоке которого установлен датчик обратной связи, выход которого соединен с вторым входом первого предварительного усилителя-сумматора, а также датчик обратной связи положения золотника гидродвигателя, механически сцепленного с штоком золотника, выходной сигнал с которого подается на второй вход второго предварительного усилителя-сумматора, образуя замкнутый контур следящего привода рулевой машинки.

Статические характеристики линейного электродвигателя непосредственного управления силовым гидрораспределителем (золотником гидродвигателя) имеют отклонения от линейной зависимости за счет действия внешних сил на золотник гидродвигателя, таких как трение, сопротивление, гидродинамические силы и т.д.

С увеличением мощности гидродвигателя растет и мощность линейного электродвигателя, а следовательно, возрастают внешние силы сопротивления.

Недостатком известного привода является большая электрическая мощность управления золотником гидродвигателя, которая подводится к линейному электродвигателю и расходуется на непосредственное перемещение силового золотникового гидрораспределителя, т.е. золотника гидродвигателя, и должна включать в себя дополнительную мощность, которая расходуется на срезание посторонних частиц в гильзе золотника, например стружки или продуктов загрязнения рабочей жидкости.

В однокаскадном гидроусилителе при перемещении золотника гидродвигателя “сухое трение” значительно. Это обстоятельство приводит к возникновению “зоны нечувствительности” в электрическом канале управления, что снижает статическую и динамическую точность следящего привода.

Известен электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением, имеющий аналогичную описанному выше структуру реализации, (см. Борцов А.А., Квасов Г.В., Редько П.Г., Константинов С.В., Тарасов А.З., Кузнецов В.Е. Некоторые вопросы разработки рулевых приводов для высокоавтоматизированных систем управления перспективных маневренных самолетов. Материалы 6-го Международного симпозиума “Авиационные технологии XXI века” 14...20 августа 2001 г., г. Жуковский, ЦАГИ, Тезисы докладов, с.52...54, рис.1).

Недостатками известного электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением является повышенная мощность линейного электродвигателя, а также сильное влияние гидродинамических сил, действующих на золотник гидродвигателя, на статические характеристики линейного электродвигателя, приводящее к отклонению от их линейности с ростом величины этих сил. Нелинейные характеристики снижают динамическую точность привода. В этом случае для увеличения линейности характеристик электродвигателя и уменьшения “зоны нечувствительности” в тракте управления, которая обусловлена трением в золотнике, необходимо усложнять конструкцию золотника гидродвигателя.

Наиболее близким техническим решением является электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением (Aircraft Flight Control Actuation System Design - Е.Т. Raymond,C.C. Chenoweth, Society of Automotive Engineers, 1993 г. с.104...116, рис.4-53, рис.4-55, рис.4-57) (прототип), содержащий исполнительный гидродвигатель, на штоке которого установлен датчик обратной связи, и последовательно соединенные задатчик положения гидродвигателя, первый предварительный усилитель-сумматор и следящий привод рулевой машинки, содержащий последовательно соединенные второй предварительный усилитель-сумматор и усилитель мощности, подключенный к обмотке управления линейного электродвигателя, якорь которого соединен с золотником непосредственного управления гидродвигателем, а также датчик обратной связи рулевой машинки, связанный с штоком золотника гидродвигателя, выход которого подключен к второму входу второго предварительного усилителя-сумматора, выход датчика обратной связи гидродвигателя подключен к второму входу первого предварительного усилителя-сумматора, обратная связь по току обмотки управления линейным электродвигателем подключена к второму входу усилителя мощности.

К недостаткам известного привода следует отнести наличие нелинейных статических характеристик его отдельных узлов. Гидродинамические силы и силы трения, действующие на золотник гидродвигателя, вносят нелинейный характер изменений в статические характеристки привода. “Сухое трение” вносит “зону нечувствительности” в линейную статическую характеристику линейного электродвигателя, а действие гидродинамических сил искажает линейный характер этой характеристики. С увеличением расхода жидкости через золотник гидродвигателя величина этих сил возрастает, а потому возрастает и нелинейный негативный эффект от их влияния.

К другим недостаткам известного привода следует отнести отсутствие астатизма в следящем приводе рулевой машинки. Последнее обстоятельство при наличии существенно нелинейной статической характеристики линейного электродвигателя с зоной нечувствительности делает невозможным получение стабильных динамических и статических характеристик привода в области малых входных управляющих сигналов.

Технической задачей настоящего изобретения является уменьшение мощности линейного электродвигателя, его габаритов и массы, а также улучшение статических и динамических характеристик электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением и поддержание их стабильными в условиях действия на привод дестабилизирующих факторов.

Поставленная задача решается тем, что в известный электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением, содержащий сдвоенный золотник гидродвигателя, непосредственно управляющий сдвоенным исполнительным гидродвигателем, на штоке которого установлен датчик обратной связи (привод многоканальный и содержит две гидросистемы, но раскрыт только один из каналов управления) и последовательно соединенные задатчик положения гидродвигателя, первый предварительный усилитель-сумматор и следящий привод рулевой машинки, содержащий последовательно соединенные второй предварительный усилитель-сумматор и усилитель мощности, подключенный к обмотке управления линейного электродвигателя непосредственного управления золотником, выход первого предварительного усилителя-сумматора соединен с входом второго предварительного усилителя-сумматора, датчик обратной связи гидродвигателя подключен к второму входу первого предварительного усилителя, обратная связь по положению рулевой машинки подключена к второму входу второго предварительного усилителя, обратная связь по току обмотки управления линейным электродвигателем непосредственного управления золотником подключена к второму входу усилителя мощности, дополнительно введены модуль электрогидравлического усилителя, включающий в себя двухсистемную рулевую машинку со сдвоенным золотником рулевой машинки и датчиком положения постоянного тока на штоке рулевой машинки, а также корректирующее устройство с моделью, включающее в себя последовательно соединенные первый усилитель с регулируемым ограничением, интегратор, блок сравнения, второй усилитель с регулируемым ограничением, дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, третий усилитель с регулируемым ограничением, выход которого включен на третий вход второго предварительного усилителя-сумматора, входы первого усилителя с регулируемым ограничением соединены с выходами первого предварительного усилителя-сумматора, интегратора и второго усилителя с регулируемым ограничением, второй вход блока сравнения соединен с датчиком постоянного тока положения рулевой машинки, шток сдвоенного золотника рулевой машинки соединен с якорем линейного электродвигателя непосредственного управления золотником, а шток двухсистемной рулевой машинки соединен с штоком сдвоенного золотника гидродвигателя.

Основные отличия от прототипа предлагаемого электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением заключается в введении единого модуля электрогидравлического усилителя в канал управления гидродвигателем. В этом случае сдвоенный золотник рулевой машинки, соединенный с якорем линейного электродвигателя, управляет ходом поршней двухсистемной рулевой машинки, соединенной со сдвоенным золотником гидродвигателя. Введение дополнительного каскада усиления позволяет, во-первых, уменьшить мощность линейного электродвигателя, во-вторых, придать контуру следящего привода рулевой машинки свойства астатизма. Первое обстоятельство помимо уменьшения массы и габаритов электродвигателя снижает и силы сопротивления, действующие на линейный электродвигатель с золотником рулевой машинки, а следовательно, уменьшается отклонение от линейности его статических характеристик.

Второе обстоятельство исключает статическую ошибку из контура следящего привода рулевой машинки, что увеличивает статическую точность всего гидропривода.

Кроме того, в отличие от прототипа в электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением введено корректирующее устройство с моделью для уменьшения влияния нелинейных характеристик, расширения динамического диапазона регулирования в области малых сигналов и стабилизации характеристик внутреннего контура электрогидравлического следящего привода при действии внешних возмущений и действии дестабилизирующих факторов, что в совокупности приводит к увеличению статической и динамической точности электрогидравлического следящего привода.

Корректирующее устройство содержит модель следящего привода рулевой машинки с требуемыми, желаемыми динамическими характеристиками. В контуре модели отражен астатизм следящего привода в виде интегратора, а ограничение хода золотника рулевой машинки и его максимальная скорость движения отражены в виде ограничения на первом усилителе с регулируемым ограничением.

На блоке сравнения формируется сигнал ошибки между моделью и следящим приводом рулевой машинки, который становится корректирующим сигналом после прохождения через дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот. Корректирующий сигнал, включенный на вход следящего привода рулевой машинки (третий вход второго предварительного усилителя-сумматора), заставляет его двигаться с темпом, определяемым моделью. Благодаря введению дифференцирующего звена и новых связей организуется дополнительная обратная связь по скорости линейного электродвигателя, которая уменьшает влияние нелинейной статической характеристики электродвигателя, т.е. “линеаризует” характеристики следящего привода.

Для того чтобы корректирующее воздействие на следящий привод рулевой машинки происходило только на малых сигналах, вводятся три усилителя с регулируемым ограничением, соответственно первый, второй и третий. Уровни ограничения на втором и третьем усилителях с регулируемым ограничением согласованы с уровнями ограничения сигналов следящего привода рулевой машинки, когда ход его золотника ограничивается. Таким образом, в линейной области работы привода выходной сигнал с выхода второго усилителя с регулируемым ограничением, будучи поданным на третий вход первого усилителя с регулируемым ограничением, не оказывает значительного влияния на динамические процессы в модели.

При больших уровнях сигнала управления, когда ограничивается ход золотника и его максимальная скорость, темп процессов в линейной модели тоже ограничивается за счет подачи на вход модели ограниченного по уровню сигнала с выхода блока сравнения. Уровень ограничения определяется на втором усилителе с регулируемым ограничением. Постоянное значение сигнала с выхода блока сравнения, поданное на первый усилитель с регулируемым ограничением, эквивалентен снижению уровня его ограничения. Коррекция следящего привода рулевой машинки при этом не происходит, так как на блоке сравнения сравниваются два однотемповых сигнала - от модели с фиксированной скоростью и от рулевой машинки тоже с ограниченной максимальной скоростью. Дифференцирование этой разности сводит сигнал коррекции к практически нулевым значениям, что и требуется, так как динамические процессы в приводе на больших амплитудах удовлетворительны.

Использование датчика постоянного тока положения рулевой машинки продиктовано требованием высокой линейности и отсутствием фазовых запаздываний в частотных характеристиках при необходимости работать в области малых сигналов.

Совокупность указанных предложений уменьшает мощность линейного электродвигателя, его габариты и массу, обеспечивает улучшение статических и динамических характеристик электрогидравлического следящего привода, а также поддерживает стабильными эти характеристики в условиях действия дестабилизирующих факторов, что в целом повышает функциональную надежность всего электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением.

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами, где:

на фиг.1 приведена структурная схема привода,

на фиг.2 приведена функциональная схема привода.

Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением (фиг.1) содержит сдвоенный золотник 1, управляющий сдвоенным исполнительным гидродвигателем 2, на штоке которого установлен датчик 3 обратной связи, и последовательно соединенные задатчик 4 положения гидродвигателя, первый предварительный усилитель-сумматор 5 и следящий привод рулевой машинки 6, содержащий последовательно соединенные второй предварительный усилитель-сумматор 7 и усилитель мощности 8, подключенный к обмотке управления 9 линейного электродвигателя 10, соединенного с модулем 11 электрогидравлического усилителя, включающим в себя сдвоенный золотник 12 рулевой машинки, соединенный с якорем линейного электродвигателя 10, и двухсистемную рулевую машинку 13, на штоке которой установлен датчик 14 постоянного тока положения рулевой машинки, а также корректирующее устройство с моделью 15, включающее в себя последовательно соединенные первый усилитель 16 с регулируемым ограничением, интегратор 17, блок сравнения 18, второй усилитель 19 с регулируемым ограничением, дифференцирующее звено 20 в ограниченной полосе частот и третий усилитель 21 с регулируемым ограничением, выход которого включен на третий вход второго предварительного усилителя-сумматора 7, входы первого усилителя 16 с регулируемым ограничением соединены с выходами первого предварительного усилителя-сумматора 5, интегратора 17 и второго усилителя 19 с регулируемым ограничением, выход датчика 14 постоянного тока положения рулевой машинки соединен со вторым входом блока сравнения 18 и вторым входом второго предварительного усилителя-сумматора 7, шток двухсистемной рулевой машинки 13 соединен с штоком сдвоенного золотника 1 гидродвигателя, выход датчика 3 обратной связи гидродвигателя соединен с вторым входом первого предварительного усилителя-сумматора 5.

Заявляемый электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением имеет трехкаскадную схему электрогидравлического усиления.

Первый каскад включает усилитель мощности 8 (фиг.1) с линейным электродвигателем 10, второй вновь введенный модуль 11 электрогидравлического усилителя, состоящий из сдвоенного золотника 12 рулевой машинки и двухсистемной рулевой машинки 13, и третий каскад реализован на сдвоенном золотнике 1 с исполнительным гидродвигателем 2.

Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением работает следующим образом.

С задатчика 4 положения гидродвигателя входной сигнал управления через первый предварительный усилитель-сумматор 5 поступает на вход второго предварительного усилителя-сумматора 7, являющегося входным усилителем следящего привода 6 рулевой машинки. Далее сигнал управления через усилитель мощности 8 поступает в обмотки управления 9 линейного электродвигателя, вызывая пропорциональное сигналу управления смещение от нейтрального положения якоря и непосредственно соединенного с ним золотника 12. Рабочая жидкость под давлением через открытые щели в золотнике поступает в камеры двухсистемной рулевой машинки 13, перемещая шток рулевой машинки и связанный с ним сдвоенный золотник 1, который управляет перемещением сдвоенного исполнительного гидродвигателя 2, положение которого измеряется датчиком обратной связи 3, установленным на штоке сдвоенного гидродвигателя 2. Выходное напряжение с датчика обратной связи 3 поступает на второй вход первого предварительного усилителя-сумматора 5, образуя таким образом замкнутый контур электрогидравлического следящего привода.

Следящий привод 6 рулевой машинки образует внутренний контур электрогидравлического следящего привода.

Сигнал ошибки управления положением гидродвигателя 2, снимаемый с первого предварительного усилителя-сумматора 5 через последовательно соединенный второй предварительный усилитель-сумматор 7 и усилитель мощности 8, подается на обмотку управления 9 линейного электродвигателя. Для уменьшения инерционности обмотки управления 9 организована отрицательная обратная связь по ее току, которая замкнута на второй вход усилителя мощности 8. Отрицательная обратная связь по положению двухсистемной рулевой машинки 13 замкнута на второй вход второго предварительного усилителя-сумматора 7 через датчик постоянного тока 14 положения штока рулевой машинки.

При требуемой заданной мощности гидродвигателя введение дополнительного модуля 11 электрогидравлического усилителя позволяет снизить мощность первого электрического каскада, т.е. уменьшить мощность линейного электродвигателя, что приводит к линеаризации его статической характеристики, т.е. нелинейной зависимости его перемещения от силы тока в обмотке управления 9.

Дополнительные меры по линеаризации нелинейной характеристики линейного электродвигателя осуществляются путем введения корректирующего устройства с моделью 15 в контур управления электрогидравлическим следящим приводом, которое работает следующим образом.

Сигнал ошибки позиционирования следящего электрогидравлического привода с выхода первого предварительного усилителя-сумматора 5 одновременно поступает на вход следящего привода 6 рулевой машинки и на вход его модели, т.е. на вход первого усилителя 16 с регулируемым ограничением, который охвачен отрицательной обратной связью через интегратор 17. Входной сигнал модели с выхода интегратора 17 сравнивается на блоке сравнения 18 с сигналом датчика 14 положения рулевой машинки. Результат сравнения через последовательно соединенные второй усилитель с регулируемым ограничением 19, дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот 20 и третий усилитель с регулируемым ограничением 21 подается на вход второго предварительного усилителя-сумматора 7.

В линейной области работы следящего привода 6 рулевой машинки, т.е. в области действия малых входных сигналов, когда ход золотника 12 не ограничен, ограничения в усилителях 16, 19 и 21 не работают и корректирующим сигналом для следящего привода 6 является продифференцированный звеном 20 сигнал ошибки с выхода блока сравнения 18. Сигнал коррекции, добавленный к основному сигналу управления с выхода первого предварительного усилителя-сумматора 5, позволяет снизить зону нечувствительности следящего привода 6, т.е. расширить диапазон регулирования и улучшить его статистическую динамическую точность (статическую точность - за счет уменьшения зоны нечувствительности, динамическую точность - за счет линеаризации характеристики линейного электродвигателя). Введение дифференцирующего звена в ограниченной полосе частот 20 необходимо для охвата линейного электродвигателя 10 дополнительной обратной связью по скорости рулевой машинки 13 и тем самым линеаризации статической характеристики линейного электродвигателя. В этом случае использование датчика 14 постоянного тока положения рулевой машинки более преимущественно перед индукционными, так как нет внесения запаздывания (т.е. дополнительной фазы) при фильтрации сигнала с ФЧВ. Использование датчика постоянного тока в контуре следящего привода рулевой машинки с линейным электродвигателем 10 уменьшенной мощности в совокупности с токовой обратной связью исключает из рассмотрения малые постоянные времени в контуре, что улучшает его динамические характеристики, статическую и динамическую точности.

В нелинейной области работы следящего привода 6 рулевой машинки (большие входные сигналы), когда ход золотника ограничен, его скорость максимальна, не применяется корректирующее устройство с моделью 15, т.к. оно не оказывает существенного воздействия на привод. Коррекция в этом случае не нужна, так как в области больших управляющих сигналов начинают работать ограничения в усилителях 16, 19, 21. Сначала вступает в силу ограничение на первом усилителе с регулируемым ограничением 16, которое ограничивает максимальную скорость модели. При дальнейшем увеличении сигнала ограничиваются усиление на втором усилителе с регулируемым ограничением 19 и начинает снижаться уровень ограничения на первом усилителе 16. Данная связь не дает модели сильно опережать следящий привод рулевой машинки. В линейной области работы эта связь не оказывает существенного влияния на динамику модели, а в нелинейном режиме на блоке сравнения 18 сравниваются примерно равные по уровню сигналы с ограниченными, примерно равными темпами изменения. После дифференцирования данного сигнала на дифференцирующем звене 20 в ограниченной полосе частот его влиянием на следящий привод 6 рулевой машинки можно пренебречь. В линейной же области динамика рулевой машинки и модели сильно разнятся, поэтому сигнал коррекции ограничивается на усилителе с регулируемым ограничением 21 до приемлемой величины, определяемой по качеству переходных процессов и устойчивости работы следящего привода.

В заявляемом электрогидравлическом следящем приводе с непосредственным управлением за счет введения нового модуля 11 электрогидравлического усилителя и дополнительных связей (блоки 16-21) уменьшается мощность линейного электродвигателя и обеспечивается улучшение статических и динамических характеристик и поддержание их стабильными в условиях действия на привод дестабилизирующих факторов, что в совокупности повышает функциональную надежность всего следящего привода.

Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением может быть реализован следующим образом: на фиг.2 приведен вариант реализации электрогидравлического следящего привода.

Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением с одним каналом управления (остальные каналы одинаковые и здесь не рассматриваются) может быть реализован следующим образом.

Первый каскад электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением реализован на усилителе мощности 8, например, известном транзисторном с непрерывным режимом работы, выход которого подключен к обмотке управления 9 линейного электродвигателя 10, который реализован известным образом, например, с постоянными магнитами на якоре, катушками управления на статоре и центрирующей пружиной, удерживающей якорь в нейтральном положении в отсутствие тока управления с обмоток 9. По току управления реализована отрицательная обратная связь на вход усилителя мощности 8.

Второй каскад усиления реализован на вновь введенном модуле 11 электрогидравлического усилителя. Элементы модуля 11 - сдвоенный золотник 12 рулевой машинки, рулевая машинка 13 и датчик 14 постоянного тока рулевой машинки - функционально представляют единое целое. Модуль 11 специально разработан для использования с линейным электродвигателем 10 уменьшенной мощности.

Модуль 11 электрогидравлического усилителя с двумя независимыми каналами реализован следующим образом.

В стальной корпус сдвоенного золотника 12 (фиг.2) с натягом по наружному диаметру установлена стальная втулка с одинаковыми коэффициентами линейного расширения, строго ориентированная по линии гидравлических каналов для их совпадения с каналами в корпусе, так как на втулке каналы напора и слива выполнены в виде канавок только на половине диаметра (см. фиг.2 сеч.А-А) с двумя дросселирующими щелями, а каналы напора в полости рулевой машинки 13 выполнены между ними в виде отверстий (без канавок на диаметре втулки) (см. фиг.2 сеч.А1-А1), которые совпадают с отверстиями в корпусе. Такое выполнение каналов во втулке позволило уменьшить габариты сдвоенного золотника 12 рулевой машинки.

Сдвоенный золотник 12 установлен во втулке с малым зазором, что обеспечивает малые непроизводительные утечки, кроме этого, золотник 12 имеет короткий ход и околонулевые перекрытия. Золотник 12 через гибкий стержень механически связан с якорем линейного электродвигателя 10 и центрирующей пружиной, которая соосно закреплена относительно якоря линейного электродвигателя и золотника 12. Такое соединение обеспечивает их соосность относительно друг друга.

Благодаря незначительности действующих на золотник 12 гидродинамических сил уровень внешних сил для его перемещений незначителен.

Эти причины позволили применить линейный электродвигатель 10 минимальных размеров и мощности.

Гидродвигатели 13 рулевой машинки имеют известную реализацию. Шток рулевой машинки 13 механически соединен с датчиком положения 14 постоянного тока.

Датчик 14 постоянного тока модуля 11 электрогидравлического усилителя реализован в виде потенциометра поворотного типа, использующего токопроводящую пластмассу. (Аналогом может быть известный потенциометр типа СП4-8 с углом поворота 340°).

Датчик 14 имеет уменьшенный угол поворота - 70°. В работе датчика 14 в следящей системе используется 40° поворота, остальной угол используется для контроля исправности датчика 14.

Для поворота датчика 14 от поступательного движения рулевой машинки 13 использован известный поводок (рычаг).

Особенностью датчика 14 является отсутствие кинематической цепи приборного редуктора, что приводит к исключению явления люфта, а также отсутствие фазочувствительного выпрямителя, если используется индукционная конструкция датчика, что уменьшает фазовое запаздывание в цепи обратной связи канала управления и улучшает динамические характеристики привода.

Следует отметить, что, например, при цифровой реализации закона управления электрогидравлическим следящим приводом с непосредственным управлением с использованием датчика 14 постоянного тока уменьшается уровень помех и увеличивается запас устойчивости контура рулевой машинки по фазе.

Третий каскад электрогидравлического следящего привода с непосредственным управлением использует сдвоенный золотник 1 гидродвигателя с гидродвигателем 2 в виде сдвоенного гидроцилиндра, на штоке которого установлен датчик обратной связи 3 любого типа, например, индукционный с фазочувствительным выпрямителем. Все элементы третьего каскада усилителя имеют известные реализации.

Первый и второй усилитель-сумматор 5 и 7 реализованы, например, на операционных усилителях. В качестве задатчика 4 может быть использован, например, потенциометр.

Вновь введенное корректирующее устройство 15 с моделью реализовано следующим образом.

Первый усилитель с регулируемым ограничением 16 (фиг.2) реализован на операционном усилителе с естественным ограничением. При отсутствии рассогласования на выходе операционного усилителя блока 18 выходное напряжение блока 19 равно нулю. При этом максимальное напряжение на выходе блока 16 (U_вых) определяется соотношением , что задает уровень ограничения на первом усилителе 16 с регулируемым ограничением.

При появлении рассогласования на усилителе блока сравнения 18 возникает напряжение на выходе второго усилителя 19 с регулируемым ограничением в виде опорного напряжения (U_оп), отличного от нуля.

В этом случае ограничение на выходе блока 16 определяется уже соотношением , что и приводит к изменению ограничения на блоке 16 в зависимости от сигнала на выходе блока 19. Предельные (максимальные и минимальные) значения ограничения напряжения на выходе блока 16 определяются максимальным и минимальным значениями U_oп, получаемого с выхода операционного усилителя блока 19. Усилители с регулируемыми ограничениеми 19 и 21 имеют известную реализацию, например выполнены на диодных мостах, одна из диагоналей которых подключена в обратную связь операционных усилителей. При этом регулировка напряжения обеспечивается за счет оптимального выбора опорного напряжения (±U_оп) диодных мостов, выбираемое из условия обеспечения необходимой динамики привода. Блок интегратора 17 выполнен на операционном усилителе, в обратной связи которого установлен конденсатор.

Блок сравнения 18 может быть выполнен известным образом, например на операционном усилителе, принимающим сигналы с выхода блока 17 и датчика 14 постоянного тока рулевой машинки. Дифференцирующее звено 20 предназначено для дифференцирования в ограниченной полосе частот сигнала, поступающего с блока ограничения 19 после сравнения сигналов на блоке 18, и имеет известную реализацию, например выполнен на операционном усилителе, на входе которого установлен пассивный RC-фильтр. Выбором значений резисторов и емкости конденсатора определяется область частот дифференцирования, которая определяется из условий требуемых динамических характеристик привода при воздействии на него дестабилизирующих факторов.

В данном электрогидравлическом следящем приводе с непосредственным управлением за счет введения дополнительного каскада усиления, реализованного на модуле 11 электрогидравлического усилителя (блоки 12, 13, 14), а также за счет введения корректирующего устройства 15 с моделью (блоки 16-21) обеспечивается уменьшение мощности линейного электродвигателя, его габаритов и массы, а также улучшение статических и динамических характеристик электрогидравлического следящего привода и поддержание их стабильными в условиях действия на привод дестабилизирующих факторов, что в совокупности повышает функциональную надежность всего следящего привода.

Формула изобретения

Электрогидравлический следящий привод с непосредственным управлением, содержащий сдвоенный золотник, управляющий исполнительным гидродвигателем, на штоке которого установлен датчик обратной связи гидродвигателя, и последовательно соединенные задатчик положения гидродвигателя, первый предварительный усилитель-сумматор и следящий привод рулевой машинки, содержащий последовательно соединенные второй предварительный усилитель-сумматор и усилитель мощности, подключенный к обмотке управления линейного электродвигателя непосредственного управления золотником, выход первого предварительного усилителя-сумматора соединен с входом второго предварительного усилителя-сумматора, датчик обратной связи гидродвигателя подключен ко второму входу первого предварительного усилителя-сумматора, обратная связь по положению рулевой машинки подключена ко второму входу второго предварительного усилителя-сумматора, обратная связь по току обмотки управления линейным электродвигателем непосредственного управления золотником подключена ко второму входу усилителя мощности, отличающийся тем, что золотник выполнен сдвоенным и предназначен для управления рулевой машинкой, выполненной двухсистемной, на штоке двухсистемной рулевой машинки установлен датчик постоянного тока, образующий обратную связь по положению, причем сдвоенный золотник, двухсистемная рулевая машинка и датчик постоянного тока по положению рулевой машинки образуют модуль электрогидравлического усилителя, а в электрогидравлический следящий привод введено корректирующее устройство с моделью, включающее в себя последовательно соединенные первый усилитель с регулируемым ограничением, интегратор, блок сравнения, второй усилитель с регулируемым ограничением, дифференцирующее звено в ограниченной полосе частот, третий усилитель с регулируемым ограничением, выход которого включен на третий вход второго предварительного усилителя-сумматора, входы первого усилителя с регулируемым ограничением соединены с выходами первого предварительного усилителя-сумматора, интегратора и второго усилителя с регулируемым ограничением, второй вход блока сравнения соединен с датчиком постоянного тока по положению рулевой машинки, шток сдвоенного золотника рулевой машинки соединен с якорем линейного электродвигателя непосредственного управления золотником, а шток двухсистемной рулевой машинки соединен со штоком сдвоенного золотника гидродвигателя.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2