Графическая интерпретация указанного подхода к синтезу контурных параметров привода

Из сказанного выше следует, что обратная связь по давлению нагрузки является частным случаем регулятора состояния, в которой нет обратной связи по скорости, т.е. фактически это регулятор состояния при ограниченной информации о координатах состояния.

Обратная связь по давлению в большинстве проектных случаев не может быть реализована из-за появления дополнительных ошибок под действием внешних сил и из-за уменьшения статической жесткости привода. При построении регулятора состояния с использованием обратной связи по давлению нагрузки, в цепь обратной связи по давлению необходимо вести фильтр высокой частоты. На рис.5.5показана схемапривода с обратной связью по давлению нагрузки. На этой схеме показан дополнительный фильтр высоких частот и требования к частотным свойствам этого фильтра.

Если не включать в цепь обратной связи по давлению фильтр высоких частот, то такая обратная связь является «жёсткой». Она работает не только в динамике, но и в статических режимах. При этом уменьшается статическая жёсткость рулевого привода и, следовательно, появляются дополнительные ошибки управления положением выходного звена из-за наличия сил трения и других статических сил на выходном звене. Статическая жесткость собственно рулевого гидропривода определяется следующим выражением:

(5.11)

В этом выражении

Кре – коэффициент усиления по давлению прямой цепи привода;

Кup – коэффициент передачи цепи обратной связи по давлению нагрузки.

Таким образом, использование обратной связи по давлению нагрузки в гидроцилиндре при действии на выходное звено привода внешней силы F_Н приводит к дополнительной статической ошибке D:

(5.12)

Рис.5.5

Структурная схема рулевого привода с обратной связью по давлению нагрузки.

Именно для компенсации этой статической ошибки в цепь обратной связи по давлению необходимо ввести фильтр высоких частот с передаточной функцией вида , (5.13)

где w_фвч – частота среза фильтра. Поскольку частота изменения управляющего сигнала w_у в большинстве случаев много меньше w₀, то компенсирующий фильтр при w_фвч»(0,5¸0,7) w₀ часто не оказывает существенного влияния на процессы управления приводом.

Однако при низких собственных частотах выходной части привода (w₀<30 1/c) влияние этого фильтра на фазочастотные искажения при w_у может быть настолько сильным (особенно в области малых сигналов), что от использования обратной связи по давлению нагрузки приходится отказаться. В некоторых проектных случаях необходимо лишь несколько увеличить демпфирование привода при выбранном (из условия обеспечения быстродействия) значении добротности К_{Д ТР.}

В этом случае требуемый коэффициент обратной связи по давлению можно приближенно оценить из соотношения, связывающего дополнительное демпфирование выходной части привода x_¶ разомкнутого контура привода, вносимое обратной связью по давлению, и параметров цепи обратной связи по давлению нагрузки:

. (5.14)

Затем необходимо проверить эффективность регулятора методом моделирования в области малых сигналов с учетом влияния нелинейностей в гидрораспределителе и сил трения на поршне. При синтезе параметров коррекции коэффициент усиления привода по скорости следует принимать максимальным (=_max), а при проверке фазочастотных характеристик – минимальным (=_min).

Введение фильтра в цепь неизбежно ухудшает эффективность регулятора состояния в части уменьшения колебательности привода и увеличения фазочастотных искажений. При этом могут увеличиваться фазочастотные искажения и колебательность системы привода по сравнению с первоначальной оценкой прогноза. Поэтому в состав регулятора желательно ввести некоторое форсирующее звено Wf. В целом рекомендуемая структура рулевого привода с обратной связью по давлению нагрузки имеет вид, показанный на рис.5.6.

Рис.5.6

Структурная схема привода с модифицированным регулятором, использующим координаты состояния Хн, , Рн.

Фильтр высоких частот в цепи обратной связи по давлению нагрузки и корректирующее звено в цепи сигнала рассогласования с параметрами:

Дата добавления: 2014-01-07