Следящие устройства

Во многих гидроприводах и особенно в системах автоматического регулирования и управления применяются следящие устройства, с помощью которых исполнительный орган (выход) воспроизводит перемещения задающего или чувствительного элемента системы (входа). Мощность на выходе может быть и больше и меньше мощности на входе. Если мощность на выходе должна быть больше мощности на входе (что обычно и имеет место), то в следящих устройствах благодаря постороннему источнику энергии входной сигнал претерпевает многократное усилие, а между входом и выходом обеспечивается с определённой точностью следящее движение, при котором выход следит за перемещением входа.

Следящие устройства можно разделить на системы с незамкнутым и с замкнутым контуром управления. У первых выходное звено (перемещение исполнительного органа) зависит от положения входного звена, но не оказывает на него обратного воздействия, поэтому такую систему лишь условно можно назвать следящей.

В системах с замкнутым контуром выход связан с входом, поэтому выходное звено оказывает на вход обратное воздействие. Связь, с помощью которой выходной параметр оказывает влияние на входной параметр, называется обратной связью. Благодаря обратной связи следящая система обеспечивает с определённой точностью соответствие входа и выхода.

Следящие системы должны обладать определённой точностью, чувствительностью, быстродействием и устойчивостью. Точность системы определяется ошибкой (погрешностью), с которой исполнительный орган (выход) воспроизводит перемещения чувствительного элемента, чем меньше эта ошибка, тем большей точностью обладает следящая система.

Чувствительность системы определяется способностью исполнительного органа реагировать на перемещения чувствительного элемента. Быстродействие характеризуется временем, в течение которого выходное звено реагирует на перемещения чувствительного элемента. Чувствительность и быстродействие зависят от конструкции системы, упругости жидкости и трубопроводов, утечек жидкости, величины нагрузки, гидравлических сопротивлений, массы исполнительного органа и т. д.

Под устойчивостью системы понимают её способность возвращаться в первоначальное состояние после прекращения действия источника возмущения.

Системы, которые после прекращения действия возмущающих сил не приходят к прежнему первоначальному состоянию, называются неустойчивыми; в них выходной параметр перестаёт реагировать на сигналы входа, а его величина получает прогрессирующее отклонение от заданного значения — система теряет управляемость.

Отсюда следует, что устойчивость следящей системы является главным условием её нормальной работы. Устойчивость системы зависит не только от характера возмущающей силы, но и от сил инерции системы, упругих свойств жидкости и трубопроводов, сил трения, величины утечек, гидравлических сопротивлений.

Система устойчива в том случае, если энергия, рассеиваемая системой при её колебательных движениях, больше энергии, аккумулируемой системой вследствие её упругих свойств. Поэтому увеличение гидравлических сопротивлений, уменьшение массы исполнительного органа и увеличение утечек жидкости способствуют улучшению устойчивости системы.

В некоторые системы специально вводят демпфирующие устройства, повышающие гидравлические сопротивления системы, делают канавки для утечек жидкости и в пределах возможного уменьшают массу исполнительного органа.

Помимо упругих свойств системы источником колебаний (причиной потери устойчивости) могут явиться зазоры в системе передач обратной связи. Поэтому эти зазоры следует делать минимальными.

Не останавливаясь на теории следящих систем, рассмотрим схему устройства, наиболее часто встречающуюся в гидравлических приводах.

В гидравлических следящих системах применяют золотниковые системы, системы со струйной трубкой и системы с соплом-заслонкой.

На рис. 18 представлена золотниковая следящая система.

Рис. 18. Золотниковая следящая система

С помощью рукояти 1 чувствительный элемент (в данном случае плунжер 3 вспомогательного золотника) может совершать возвратно-поступательные движения. К вспомогательному золотнику подключены линия высокого давления р и линия слива. Снизу с помощью двух трубопроводов золотник соединяется с силовым цилиндром 4. При повороте рукояти 1 вправо рычаг 2, повернувшись относительно точки б по часовой стрелке, сместит плунжер 3 вправо, благодаря чему жидкость начнёт поступать в правую полость силового цилиндра, а из левой полости вытекать в линию слива.

Поршень 4 под давлением пойдёт влево, повернув рычаг 2 относительно точки а; плунжер 3, сместившись влево, перекроет трубопроводы, с помощью которых вспомогательный золотник соединён с силовым цилиндром, и поршень 5 остановится.

В этой системе поршень 5 «следит» за перемещениями плунжера 3, а с помощью рычага 2 осуществляется обратная связь между ними.

Скорость перемещения поршня 5 зависит от величины щели, образованной плунжером 3 и гильзой, причём благодаря обратной связи поршень всё время стремится уменьшить рассогласование между движением плунжера и поршня.

В этом заключается одна из главнейших особенностей следящей системы с обратной связью.

Дата добавления: 2014-01-03