Принципова і функціональна схеми газового рульового приводу (ГРП)

а)

б)

Рисунок 1.1 - Принципова(а) та функціональна(б) схеми газового рульового приводу

Перерахуємо елементи, що входять в цю функціональну схему :

· ПП - підсилювач потужності;

· НЕМ- нейтральний електромагніт;

· ЕМП- електромеханічний перетворювач;

· ДСГ - джерело стислого газу;

· ГРП- газорозподільний пристрій - струминна трубка;

· ПД - пневмодвигун двосторонньої дії;

· МП - механічна передача;

· ОУ - об'єкт управління;

· ДЗЗ - датчик зворотного зв'язку.

Визначимо змінні на вході і виході елементів :

· U_вх - вхідний сигнал;

· ε - сигнал помилки;

· U_ос - сигнал датчика зворотного зв'язку;

· i_о.у. - струм в обмотках управління ЕМП;

· α - кут повороту якоря ЕМП;

· Р_р - тиск газу на вході в привід;

· P₁G₁, P₂G₂ - тиск і витрата газу в порожнинах ПД;

· X - переміщення поршня ПД;

· δ - кут повороту керма.

3. Математична модель пневмодвигуна

Газовий привід є нестаціонарною динамічною системою. Внаслідок того, що у міру прогрівання конструкції змінюються температура і тиск газу на вході в привід і інтенсивність теплообміну в порожнинах, коефіцієнти і постійні часу структурної схеми приводу виявляються змінними в часі. Швидкість зміни змінних параметрів приводу значно менше швидкості зміни змінних при відробітку вхідного сигналу, що дозволяє при аналізі динаміки приводу і рішенні задачі проектування рахувати значення цих параметрів в окремі моменти часу постійними, тобто скористатися методом «заморожених» коефіцієнтів.

В результаті лінеаризації нелінійної моделі пневмодвигуна можна отримати спрощену лінійну модель газового приводу з електричним зворотним зв'язком у вигляді наступних структурних схем:

Рисунок 1.2 - Структурна схема пневмоприводу при негативному шарнірному моменті

; ; ; ; .  (1.1)

де  - максимальна кутова швидкість обертання аеродинамічного керма;

 - максимальний кут повороту якоря ЕМП;

 - максимальний кут обертання аеродинамічного керма;

J - сумарний момент інерції елементів приводу;

- шарнірний момент;

 - коефіцієнт в'язкого тертя;

 - відносне навантаження.

Ця структурна схема справедлива при негативному шарнірному моменті. При позитивному шарнірному моменті структурна схема може бути приведена до виду, представленого на рис. 3:

Рисунок 1.3 - Структурна схема пневмоприводу при позитивному шарнірному моменті

де ; ; . (1.2)

4. Математична модель ЕМП

У автоколивальній системі газового приводу з двопозиційним електромеханічним перетворювачем в релейному режимі функціонує тригер, підсилювач потужності і нейтральний електромагніт. Динаміка їх може бути представлена еквівалентною схемою, що складається з релейного елементу і еквівалентних лінійних ланок: ланки запізнювання (рис. 1.4 а) і коливальної ланки (рис. 1.4 б).

а)

б)

Рисунок 1.4 – Еквівалентні схеми ланки запізнювання(а) і коливальної ланки (б)

Динаміка електромеханічного перетворювача оцінюється часом еквівалентного запізнювання t_э і часом руху від упору до нуля t₀. Оскільки t₀ нехтує мало, то для розрахунків використовуватимемо схему на рис. 1.4 а.

5. Математична модель газового приводу

Структурна схема газового приводу в цілому при пружинному шарнірному навантаженні виглядає таким чином:

Рисунок 1.5 – Структурна схема ГП при пружинному навантаженні

Структурна схема газового приводу при перевертаючому шарнірному навантаженні:

Рисунок 1.6 – Структурна схема ГП при перевертаючому навантаженні

Дата добавления: 2023-11-19