Free Student HQ / FSHQ / "Штаб-Квартира свободного Студента"

Переходные процессы в гидро- и пневмоприводах

Показатели качества переходных процессов

Системы с гидро- и пневмоприводами в период эксплуатации подвергаются управляющим и возмущающим воздействиям, в результате которых происходят изменения состояния систем во времени. В реальных условиях воздействия на систему чаще всего бывают случайными, вызывая в системе случайные или стохастические процессы. На практике сведения о характеристиках случайных воздействий на системы с гидро- и пневмоприводами, как и на многие другие технические системы, обычно крайне ограничены, поэтому при исследованиях динамических свойств систем широко применяют так называемые детерминированные воздействия. Типовыми детерминированными воздействиями являются: ступенчатое, импульсное и гармоническое. При последнем виде воздействия рассматривают поведение системы в частотной области сигналов, в которой достаточно эффективно можно решать задачи устойчивости систем, а также исследовать влияние различных факторов на динамические характеристики отдельных элементов и систем в целом.

В частотной области сигналов хорошо сочетаются рассчитанные по математическим моделям характеристики части устройств исследуемой системы с экспериментальными характеристиками тех устройств, для которых по каким-либо причинам математические модели не могли быть составлены. Благодаря отмеченным достоинствам методы исследований и расчетов систем в частотной области сигналов широко используют на практике. Однако если при гармонических воздействиях сравнительно просто провести испытания отдельных устройств и какой-то части системы, то натурные испытания систем, содержащих сложные объекты (энергетические установки, летательные аппараты, строительно-дорожные машины), далеко не всегда осуществимы.

В связи, с чем наряду с частотными методами не менее широко применяют методы исследований и расчетов систем во временной области. При этом определяют переходные процессы, вызванные в системах ступенчатыми или импульсными воздействиями. Первые из них проще воспроизвести в реальных условиях, что облегчает проверку адекватности рассчитанных и полученных в результате физических экспериментов переходных процессов. К тому же процессы при ступенчатом воздействии на систему дают достаточно наглядное представление о таких динамических свойствах систем, как быстродействие, колебательность и продолжительность процесса.

Если линейная математическая модель системы в необходимой мере отражает динамику реальной системы, то по переходным процессам при ступенчатых воздействиях можно вычислить переходные процессы при импульсных воздействиях, а также найти те и другие по частотным характеристикам системы.

При наличии в системе существенно нелинейных звеньев такой пересчет процессов будет приближенным и не исключает получения неверных результатов.

На рис. 1 изображены основные виды переходных процессов, вызванных ступенчатыми воздействиями на систему, математическая модель которой близка к линейной. Переходный процесс 1 называют колебательным, переходный процесс 2 — монотоннным, переходный процесс 3 — апериодическим. В устойчивой системе, описываемой линейным дифференциальным уравнением, выходная величина у приближается к своему установившемуся значению при y ∞ при t —> ∞, поэтому продолжительность переходного процесса оценивают по значению времени tп при котором значения y отличаются от y∞ на ±Δу∞. Эта величина определяет “канал” допустимых отклонений y, при которых процесс считается закончившимся. Для колебательного процесса кроме tп указывают время первого согласования изменяющегося значения у со своим установившимся значением y ∞. Чем меньше t1, тем выше быстродействие системы. Показателем колебательности процесса является число периодов Tпер, находящихся в пределах времени tп. Обычно считают, что это число не должно быть более 1,5 ... 2,0. Важной величиной, характеризующей колебательный процесс, является максимальная динамическая ошибка (при t = tm)

которая для большинства систем не должна превышать 25 ... ...30%.

Время переходного процесса, размер “канала” допускаемых отклонений выходной величины и максимальная динамическая ошибка определяют границы области (отмечены на рис. 1 штриховкой), в которой должен располагаться график допускаемого для системы переходного процесса.

Монотонный и апериодический переходные процессы оценивают по времени tп. У одной и той же системы при разном выборе параметров, влияющих на вид переходного процесса, значение tп получается больше при апериодическом или монотонном процессе, чем в случае колебательного процесса. Поэтому наибольшее быстродействие достигается в системе с колебательным процессом. Если быстродействие несущественно, а необходимо обеспечить плавный переход системы из одного состояния в другое, то апериодический процесс будет лучше колебательного.

Для качественного управления объектом важны не только вид и показатели переходных процессов, но и точность, с которой при заданных входных воздействиях устанавливаются значения выходных величин. Точность управления системами с гидро- и пневмоприводами зависит от многих факторов, к числу которых относятся силы сухого трения, действующие на отдельные элементы приводов, утечки рабочих сред в управляющих устройствах и исполнительных двигателях, люфты в механических соединениях, электромагнитный гистерезис в электромеханических преобразователях сигналов и др. Но даже при совершенном исполнении всех устройств гидро- и пневмопривода, практически исключающих все подобные факторы, точность управления во многом будет предопределена той структурой системы, которую можно описать линейной математической моделью. Чтобы пояснить это утверждение, рассмотрим сначала применяемый в теории управления метод оценки ошибок при установившихся режимах систем.

С этой целью воспользуемся структурной схемой и передаточной функцией, из которых при отрицательной обратной связи получим

Д.Н.Попов - Механика гидро- и пневмоприводов

 

Сайт создан в 2012 г. © Все права на материалы сайта принадлежат его автору!
Копирование любых материалов сайта возможно только с разрешения автора и при указании ссылки на первоисточник.
Яндекс.Метрика