SU1195076A1

SU1195076A1 - Electro-hydraulic servo drive

Info

Publication number: SU1195076A1
Application number: SU843761819A
Authority: SU
Inventors: Владимир Федорович Филаретов; Александр Георгиевич Белов; Александр Сергеевич Суляев
Original assignee: Дальневосточный Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Им.В.В.Куйбышева
Priority date: 1984-06-28
Filing date: 1984-06-28
Publication date: 1985-11-30

Abstract

ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИЙ СЛЕДЯЩ1Й ПРИВОД, содержащий измеритель рассогласовани , блок умножени , последовательно соединенные усилитель и привод регулирующего органа насоса, св занного гидролини ми с гидромотором, вал которого соединен с объектом регулировани и датчикам момента, положени и скорости, последовательно соединеннь1е датчик перепада давлени , первый сумматор и блок делени , а также второй сумматор , причем датчик момента сое динен с отрицательным входом первого сумматора, датчик -скорости - с входом делител блока делени , а датчик положени - с отрицательным входом измерител рассогласовани , отличающийс тем, что, с целью повьшени точности и устойчивости , он снабжен интегратором, : апериодическим звеном второго пор дка и двум последовательно соеди ненными дифферейцирующими звень ми, при этом выход измерител рассогласовани через апериодическое звено соединен с одним из входов второго сумматора, а через дифференцирующие звень и один из входов блока умножени - с другим входом второго сум матора, выход которого соединен с усилителем, выход первого сумматора св зан с входом делимого блока де- лени через интегратор, а выход делени соединен с другим входом блока умножени . .ELECTRO-HYDRAULIC FOLLOWING DRIVE, containing the error meter, multiplication unit, serially connected amplifier and drive of the regulator of the pump connected to the hydraulic lines with the hydraulic motor, the shaft of which is connected to the control object and sensors of moment, position and speed, serially connected differential pressure sensor, the first adder and the dividing unit, as well as the second adder, the moment sensor being connected to the negative input of the first adder, the speed sensor to the divider input of the block and, a position sensor with a negative input of the error meter, characterized in that, in order to improve accuracy and stability, it is equipped with an integrator: a second-order aperiodic link and two successively connected differential links, with the error output through the aperiodic the link is connected to one of the inputs of the second adder, and through the differentiating links and one of the inputs of the multiplication unit to another input of the second sum of the matrix, the output of which is connected to the amplifier, the output ervogo adder coupled to the dividend input of block dividing through an integrator, and an output divider connected to the other input of the multiplication unit. .

Description

I n Изобретение относитс к гидроавт матике и может быть использовано в след щих системах промьппленных роботов и манипул торов. Целью изобретени вл етс повышение точности и устойчивости. На чертеже изображена схема элек рогидравлического след щего привода Привод содержит измеритель 1. рас согласовани , блок 2 умножени , пос ледовательно соединенные усилитель и привод 4 регулируюптего органа (на чертеже не изображен) насоса 5, св занного гидролини ми 6 и 7 с гидромотором 8, вал 9 которого соединен редуктором (на чертеже не изображен с объектом 10 регулировани , датчиком 11 положени , датчиком 12 скорости и датчиком момента /на чертеж не изображен), последовательно соединенные датчик 13 перепада давлени , первый сумматор 14 и блок 15 делени , а также второй сумматор 16 причем датчик момента соединен с отрицательным входом сумматора 14, дат чик 12 - с входом делител блока 15 а датчик 11 - с отрицательным входом измерител 1. Привод рнабжен интегратором 17, апериодическим звеном 18 второгопор дка и последовательно св занными дифференцирующими звень ми 19 и 20 с замедлением, при этом выход измерител 1 через звено 18 соединен с одним из входов сумматора 16, а через звень 19 и 20 и один из входов блока 2 -.с другим входом сум матора 16, выход которого соединен с усилителем 3.Выход сумматора 14 св зан с входом делимого блока 15 через интегратора 17, а выход блока 15 соединен с вторым входом блока 2. На чертеже обозначены параметры: ОС в - задающий сигнал; cd - сигнал датчика 11; W- сигнал датчика 12; М - момент на валу 9; Р - сигнал датчика момента; Р - сигнал датчика 13; 8 - величина рассогласовани измерител 1. Электрогидравлический i след щий привод работает следующим образом. Сигнал S через усилитель 3 поступает на привод 4 регулирующего органа насоса 5, который, создава поток рабочей жидкости в гидролини х 6 и 7, воздействует на гидромотор 8, 1змен ющий положение объекта 10 ре2 и и рассогласование 5 . дными сигналами ci , 1 рассогласовани . При устранени отрицательного еременного момента инерции 0 регулировани на качестказатели работы привода в жит коректирующее устройючающее апериодическое зверого пор дка и два дифферензвена 19 и 20 с замедлением. точна функци электрогидого . след щего привода в рапо положению состо нии.имеP )y(Pl(,iP)WH,M(P)-WjP, Л1) P) передаточна функци привода; ( P)передаточна функци корректирующего устройства; ( P соответственно цосто- нные передаточные функции усилител 3, регулирующего органа насоса 3; ( P)передаточна функци гидропередачи, состо щей из насоса 5 и гидромотора 8, котора представл етс в виде К т:711 О.ОШдКЕ ), эквивалентный коэффициент утечек рабочей жидкости; угол поворота регулирующего органа насоса 5; передаточное отношение редуктора; характерные объемы - насоса 5 и гидромотора 8; у-коэффициенты пропорциональности; скорость вращени насоса 5; V объем рабочей жидкости в гидролинии нагнетани 6 (или 7) и полости нагнетани насоса 5, 3 3 - общий момент инерции вращающихс частей гидромотора 8 и объекта 10 регулировани ; г-- символ дифференцирова ни . Параметры передаточной функции ЛЛ/ц|. (р) вл ютс переменньми, есл переменным вл етс момент инердииЯ В результате значительно измен ютс и динамические свойства электрогид равлического след щего привода при изменении 3 в широких пределах, возможна потер устойчивости его работы. Дл сохранени неизменными динамических свойств электрогидравлическаго след щего привода необходим стабилизировать все параметры передаточной функции Wfiu (р). Дл этого в цепь привода введено корректирующее- устройство с передаточной функцией WJPl ( T,PtiUT,pH) где Т) и Т - некоторые неизменные посто нные времени, которые выбирают исход из требований к динамическим свойствам привода. Параметры передаточной функции Wf,(P) необходимо непрерывно подстраивать с учетом текущего значени момента инерции Д. Передаточна функци Wf,ц (Р) с учетом выражений (1) - (3) имеет вид пц(Р))р1Р нгА1Р1 К (WMi Из выражени (4) видно, что параметры передаточной функции W(,{P) остаютс посто нными, а значит посто нными сохран ютс динамические свойства и качественные показатели всего электрогидравлического след щего привода в целом, т.е. точность и устойчивость привода не завис т от изменений MOMeHfa инерции I. Коррекци W j,(P) осуществл етс с помощью апериодического звена 1 § 764 второго пор дка с передаточной функцией 8 (Т,Р + l)(T,jP + I). и двух дифференцирующих звеньев 19 и 20 с замедлением, причем W (Р) и W iq (Р) И1&ют вид W fP) , 1; . (Т,Р + ) и (Р) /9 ( +1) где - К/К„ . Апериодическое звено 18 второго пор дка и последовательно соединенные дифференцирующие звень 19 и 20 с замедлением включены параллельно. Дл настройки посто нной времени коррекции по текущему значению момента инерции О служит блок 2 умножени , на второй вход которого подаетс сигнал, пропорциональный величине текущего момента инерции привода 3 .В результате корректирующее устройство имеет передаточную функцию , точно соответствующую выражению (3) . Сигнал, пропорциональный величине I, который подаетс на второй вход блока 2 умножени , формируетс следующим образом. Углова скорость (О гидромотора 8 определ етс выражением 0,)Сигнал датчика момента имеет вид 100 М а передаточна функци интегратора 17 меет вид .г (Р ,00 Р В результате сигнал на выходе интегратора 17 определ етс выражением ( 0,01WP - М) .. Этот сигнал делитс блоком 15 делени на сигнал датчика 12 скорости, определ емыйI n The invention relates to hydraulic mating and can be used in the following systems of industrial robots and manipulators. The aim of the invention is to improve accuracy and stability. The drawing shows a diagram of an electrically-controlled servo drive. The drive contains a meter 1. The matching algorithm, a multiplication unit 2, successively connected an amplifier and a drive 4 regulator (not shown) of pump 5 connected by a hydraulic line 8, 7 shaft 9 of which is connected by a gearbox (not shown in the drawing with the control object 10, a position sensor 11, a speed sensor 12 and a torque sensor / not shown), the differential pressure sensor 13, the first adder 14 and the unit 15 division, as well as the second adder 16, the torque sensor is connected to the negative input of the adder 14, the sensor 12 to the input of the divider unit 15 and the sensor 11 to the negative input of the meter 1. The drive is supplied by the integrator 17, the aperiodic link 18 second and sequentially deceleration links 19 and 20 with deceleration, while the output of the meter 1 is connected to one of the inputs of the adder 16 via link 18, and through the links 19 and 20 and one of the inputs of the block 2 to the other input of the summatter 16, whose output is connected with amplifier 3. Summa output 14 and coupled to the dividend input of block 15 via the integrator 17 and the output unit 15 is connected to the second input unit 2. In the figure denote parameters: OS - the pulse drive signal; cd - sensor signal 11; W-signal sensor 12; M - the moment on the shaft 9; P - the signal of the torque sensor; P - sensor signal 13; 8 is the mismatch value of the meter 1. The electro-hydraulic i follow-up drive operates as follows. The signal S through the amplifier 3 is fed to the actuator 4 of the regulator of the pump 5, which, creating a flow of working fluid in hydrolines 6 and 7, acts on the hydraulic motor 8, 1 changing the position of the object 10 pe2 and mismatch 5. ci, 1 mismatch signals. When eliminating the negative variable inertia moment 0, adjusting to the quality of the drive operation, the correcting device is aperiodic, and two differentials 19 and 20 are delayed. exact function of the electroguide. servo drive in rapo-position state.timeP) y (Pl (iP) WH, M (P) -WjP, P1) P) transfer function of the drive; (P) the transfer function of the correction device; (P, respectively, costly transfer functions of the amplifier 3, the regulator of the pump 3; (P) the transfer function of the hydraulic transmission, consisting of the pump 5 and the hydraulic motor 8, which is represented in the form K t: 711 O. OSHDKE) liquids; angle of rotation of the regulator of the pump 5; gear ratio gearbox; characteristic volumes - pump 5 and hydraulic motor 8; coefficient of proportionality; rotational speed of pump 5; V is the volume of working fluid in the discharge hydraulic line 6 (or 7) and the discharge cavity of the pump 5, 3, 3 is the total moment of inertia of the rotating parts of the hydraulic motor 8 and the control object 10; g-- the symbol is differentiated neither. The parameters of the transfer function LL / c |. (p) are variable, if the variable is the moment of inertia. As a result, the dynamic properties of the electroguide of the follower drive significantly change when changing 3 over wide limits, possibly causing stability of its operation. To maintain the dynamic properties of the electro-hydraulic follower drive unchanged, it is necessary to stabilize all the parameters of the transfer function Wfiu (p). To do this, a correction device with a transfer function WJPl (T, PtiUT, pH) where T) and T are some fixed time constants, which are selected based on the requirements for the dynamic properties of the drive, is introduced into the drive chain. The parameters of the transfer function Wf, (P) must be continuously adjusted according to the current value of the moment of inertia D. The transfer function Wf, μ (P) taking into account expressions (1) - (3) has the form pc (P)) p1P ngA1P1 K (WMi Iz expressions (4) show that the parameters of the transfer function W (, {P) remain constant, which means that the dynamic properties and quality indicators of the whole electro-hydraulic follower drive as a whole remain constant, i.e. the drive accuracy and stability do not depend from changes in MOMeHfa inertia I. Correction W j, (P) is carried out using an Periodic link 1 § 764 second-order with transfer function 8 (T, P + l) (T, jP + I). and two differentiating links 19 and 20 with deceleration, and W (P) and W iq (P) I1 & are of type W fP), 1; . (T, P +) and (P) / 9 (+1) where - К / К „. The second-order aperiodic link 18 and the successively connected differentiating links 19 and 20 with deceleration are connected in parallel. To adjust the correction time constant to the current value of the moment of inertia O, multiplication unit 2 is used, the second input of which is given a signal proportional to the value of the current moment of inertia of the drive 3. As a result, the correction device has a transfer function exactly corresponding to expression (3). A signal proportional to the value of I, which is applied to the second input of multiplier 2, is formed as follows. Angular velocity (O of the motor 8 is determined by the expression 0,) The signal of the torque sensor has the form 100 M and the transfer function of the integrator 17 is the form .g (P, 00 P As a result, the signal at the output of the integrator 17 is determined by the expression (0.01WP - M) .. This signal is divided by a division block 15 into a signal from a speed sensor 12 determined by

5 .119507665 .11950766

выражением (5), на выходе блока 15ность привода к нему, что направледелени , а следовательно,- и на второмно на повьгаенйе точности и устойчивовходе блока 2 умножени сигнал соот-сти привода в целом в широком диаветствует величине текущего момента 5пазоне изменени момента инерции. Исинерци привода J .пользование предлагаемого изобретени expression (5), at the output of the drive unit 15ness to it, which is directed, and consequently, on the second on the accuracy and stability of the unit 2 multiply the signal of the whole drive ratio in the wide range of the moment of inertia. Isinerti drive j. Use of the present invention

Таким образом, в приводе осуществ-ботов и манипул торов позвол ет пол етс точный контроль текущего зна-высить их точность и устойчивость Thus, in the drive of implementations and manipulators, precise control of the current knowledge and stability

чени момента инерции 3 и,-следова- . Ои,тем самым повысить эффективностьinertia moment 3 and, -sledova-. Oi, thereby increasing efficiency

тельно, обеспечиваетс инвариант-их использовани .This provides for invariant use.

в След щих системах промьшшенных роin the following industrial systems

Claims

ELECTROHYDRAULIC TRACKING ACTUATOR, comprising a mismatch meter, a multiplication unit, a serially connected amplifier and a drive of a pump regulator connected by hydraulic lines to a hydraulic motor, the shaft of which is connected to an object of regulation and sensors of torque, position and speed, serially connected pressure transducer, first adder and a division unit, as well as a second adder, wherein the moment sensor is connected to the negative input of the first adder, the speed sensor is connected to the input of the divider of the division unit, and position sensor - to the negative input Meter misalignment, characterized in that, in order to increase the accuracy and the stability, it is provided with an integrator, aperiodic element of second order and two _{series-connected:} nennymi differentiating element, the output of mismatch meter through an aperiodic element connected to one of inputs of the second adder, and by a differentiating element and one input of multiplier - to another input of the second sum · ¹ Matora whose output is connected to an amplifier, the output from the first mmatora connected to the input of block de-dividend. division through the integrator, and the output of the division unit is connected to another input of the multiplication unit. '' 1195076