Обзор (состояние вопроса)

ОБОЗНАЧЕНИЯ И СОКРАЩЕНИЯ

БЦВМ — боротовая цифровая вычислительная машина

ГУ — гидроусилитель;

ДГП— дроссельный гидропривод;

ДГР — дросселирующий гидрораспределитель;

ЛА — летательный аппарат;

ЛАЧХ — логарифмическая амплитудная частотная характеристика;

ПП — переходный процесс;

ПКР — противокорабельная ракета;

РА — рулевой агрегат;

РПЗ — расчетно-пояснительная записка;

ТС САУ — технические средства систем автоматического управления;

ЭГРП — электрогидравлический рулевой привод;

ЭМП — электромеханический преобразователь;

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность

В настоящее время рулевые ЭГРП установлены практически на всех ЛА и на многих образцах наземной техники от тракторов до крылатых ракет, где требуется высокое приложенное усилие и точность. Исследование характеристик элементов ЭГРП является актуальным, т.к. позволяет подобрать оптимальное устройство для конкретной поставленной задачи и выявить при случае неисправность ЭГРП, входящего в какую-либо рассматриваемую систему.

Цель работы и задачи исследования

Целью данного курсового проекта является ознакомление с ТС САУ ЭГРП и навыков управления ими. Также целью курсового проекта является налаживание кооперативного взаимодействия с отделами О АО «ВПК «НПО машиностроения».

Методы исследования

Методы исследования основаны на анализе системы по средствам классической теории управления. Математическое описание системы представлено в переменных вход-выход. Оценка качества и статической устойчивости системы проводится построение ПП и графоаналитическими критериями ЛАЧХ и D-разбиением.

Структура и объем работы

Работа состоит из постановки задачи для исследования конкретного ЭГРП, обзора технических элементов, входящих в систему. Далее идет составление математической модели системы с приведенными допущениями и моделирование полученной математической модели. По результатам проделанной работы делаются выводы и предположения по развитию темы в следующем семестре. Работа представлена не 30-50 листах формата А4. Элементы для защиты курсового проекта РПЗ вынесены на 5 листов формата А1.

 

ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Отдел О АО «ВПК «НПО машиностроения» выдал элементы технической документации и математического описания рулевого агрегата РА-85, устанавливаемого в ЭГРП ПКР “Яхонт”.

Требуется провести обзор ТС САУ, входящих в рассматриваемый ЭГРП, составить математическую модель рулевого агрегата РА-85, провести моделирование полученной математической модели, сделать выводы по результатам моделирования и перспективе развития темы на следующий учебный семестр.

Ниже представлены исходные данные для расчета:

- постоянная времени усилителя-сумматора

- коэффициент усиления усилителя-сумматора

- коэффициент обратной связи

- силовое плечо

- постоянная времени гидроусилителя;

- временное запаздывание гидроусилителя;

- коэффициент утечек рабочей жидкости

- площадь поршня агрегата;

- сила трения движения поршня гидроцилиндра;

- мертвая зона трения покоя в поршне гидроцилиндра;

- люфт в проводке руля;

– ток трогания привода (зона нечувствительности скоростной характеристики);

.

– смещение нуля скоростной характеристики;

.

В таблице № указаны диапазоны давлений в РА-85.

Таблица №.

Диапазон давлений в рулевом агрегате

Параметр	Размерность	Давление р.ж.
1. Давление нагнетания, Рвх	кГ/см	120-200
2. Давление на сливе, Рсл	кГ/см	4-5
3. Потери давления в агрегате, Рс не более	кГ/см	3-8

 

ОБЗОР (СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА)

Электрогидравлический силовой привод — система автоматического регулирования, состоящая из электромеханической электронной подсистемы управления приводом и гидравлических элементов — источника энергии (насоса), распределителя расхода и давления (гидроусилителя) и исполнительного двигателя. Расположение ЭГРП на крылатой ракете “Яхонт” показано на рис. 1.

Рис. 1. Расположение блоков в ПКР “Яхонт”

Внешний вид рулевого агрегата, используемого в рассматриваемом рулевом приводе показан на рис. 2.

Регулируемые гидроприводы являются усилителями мощности. Сигнал управления мощностью 1¸3 Вт, поданный на механизм ре­гулирования скорости, усиливается многократно гидроприводом (в 5–8 тысяч раз) и снимается с «выходного вала» гидродвигателя в виде мощности, необходимой для приведения в действие нагрузки.

Рис. 2. Внешний вид рулевого агрегата РА-85

Достоинства гидропривода:

– быстродействие (постоянная времени гидродвигателя в разы меньше, чем у электродвигателя аналогичного по мощности, благодаря ма­лому скольжению, малому моменту инерции ротора машины и большому давлению жидкости, р=150¸200 кг/см²);

– малая масса гидромашины на единицу развиваемой мощности(порядка 6кг/кВт для насосов и 3 кг/кВт для гидродвигателей);

– стабильность скорости при изменении нагрузки (ко­эффициент скольжения объемного гидропривода в 20–30 раз меньше, чем электропривода постоянного тока);

– высокий КПД (h=0,3¸0,6) и большой коэффициент усиления по мощности (привод выдает мощность порядка 20–50 Мпа)

– большой ресурс(5000…30000 ч)

Недостатки гидропривда:

– сложность гидравлических стабилизирующих и дифференцирующих устройств, необходимых для коррекции систем автоматического регулирова­ния и как следствие дороговизна производства;

– сравнительно малую скорость передачи гидравлического импульса

(а =1000 м/сек), которая может привести к значительным запаздываниям при длинных трубопроводах (L>2 м);

– сложность переключения цепей гидропередачи и меньшую гибкость проводки.

– плохая ремонтопригодность

Гидравлические приводы широко применяют для регулирования силовых установок летательных аппаратов. Следует заметить, что силовой гидравлический привод систем управления, как правило, имеет электрическое управление и обратные связи. В этом случае образуется следящий гидравлический привод с электрической обратной связью(рис. 3), в котором маломощная электрическая часть передает командные сигналы, а гидравлический привод выполняет функции исполнительного устройства.

рис. 3. Функциональная схема ЭГРП

Сигнал рассогласования (рис. 3), полученный в результате сравнения сигналов тока управления и обратной связи, усиливается в электронном усилителе и поступает в электрогидравлический преобразователь – усилитель. В этом устройстве электрический ток преобразуется в механический сигнал и, усиливаясь в гидроусилителе, приводит в действие золотниковый механизм или механизм регулирования насоса исполнительного гидропривода (в случае объемного регулирования). Обратная связь в этом приводе синхронизирует перемещение нагрузки с величиной сигнала управления.

В следящем гидравлическом приводе наиболее удачно сочетаются достоинства, как электропривода, так и гидропривода. Большая чувствительность и мощность, высокая точность и хорошее качество переходного процесса поставили электрогидравлические следящие приводы вне конкуренции при выборе мощных исполни­тельных устройств систем управления.

С повышением быстродействия систем управления скоростных высокоманевренных ЛА рулевой привод оказывает все более сильное влияние на динамику системы управления. В этом случае рулевой привод не может рассматриваться как безынерционный элемент сис­темы управления даже на первоначальных этапах ее проектирования и расчета. В связи с этим возникает необходимость аппроксимации динамических свойств рулевого привода возможно более простой моделью, но достаточно точно отображающими его динамику.