Matematisk modell av styrsystemet. Grundforskning

Publicerat på https: // site /

Teknisk uppgift

Utformning av ställdonets motor för gasstyrsystemet

1. Allmän information

3. Matematiska modeller av gas- och pneumatiska styrdrev

4. Schematisk bild av styrspåret

5. Konstruktion av ett gasstyrsystem

6. Simulering

Litteratur

Teknisk uppgift

Utforma ett proportionellt gasstyrningssystem. Ingångssignalen är harmonisk med en frekvens i området. I insignalens frekvensområde i alla driftsätt måste systemet säkerställa bearbetning av en användbar signal med en amplitud på minst d 0 vid fasskift som inte överstiger fasförskjutningarna för aperiodiska även med tidskonstanten T på GSSU.

Grundläggande initial data:

a) systemets överföringskoefficient;

b) den maximala avvikningsvinkeln för styrorganen d t;

c) beräknad driftstid.

d) kvantiteter som kännetecknar systemets dynamiska egenskaper; i den enklaste versionen inkluderar detta värdena för gränsfrekvensen för insignalen u 0, amplituden d 0 för signalen som behandlas av frekvensomriktaren vid frekvensen u 0 (värdet är vanligtvis inställt i intervallet 0,8 .. . 1.0), värdet av tidskonstanten för den ekvivalenta aperiodiska länken T GSU;

e) belastningar på styrkropparna - tröghetsbelastning, inställd på lastens tröghetsmoment J N;

Friktionskoefficient f;

Koefficienten för gångjärnsmomentet t sh.

Om koefficienten t sh. ändras i tid, då kan ett schema för dess tidsändring ställas in. I det enklaste fallet är extrema värden för denna koefficient inställda. Vanligtvis motsvarar det maximala värdet för den negativa belastningen det första driftmomentet; i slutet är proportionell belastning ofta positiv och har också extrem styvhet.

Inledande tabell för simuleringsparametrar

Utformning av ställdonets motor för gasstyrsystemet

pneumatisk gasstyrmotor

1. Allmän information

Pneumatiska och gasaktuatorer används i stor utsträckning i styrsystem för små flygplan. Ett alternativ till traditionella system med manöverdoners primära energikällor - system med gascylinderkällor för komprimerade gaser och system med preliminär förgasning av olika ämnen - var skapandet av enheter som tillhör en grundläggande ny familj - system för luftdynamiska styrdrifter.

Aktuatorer i denna klass är komplexa spårningssystem för automatisk styrning, som, som en del av produkten, under lagring, transport och drift påverkas avsevärt av klimatiska, mekaniska och andra yttre påverkan. Ovannämnda funktioner i användningsvillkoren och driftsätten, som måste beaktas vid utveckling av nya system, gör det möjligt att klassificera dem som mekatroniska system.

När man väljer typ och bestämmer parametrarna för BULA-styrsystemet, går de vanligtvis utifrån två kontrollmetoder: aerodynamisk och gasdynamisk. I styrsystem som implementerar den första metoden skapas styrkraften på grund av den aktiva påverkan på de aerodynamiska kontrollytorna av hastighetstrycket för det inkommande luftflödet. Styrdrev är konstruerade för att omvandla elektriska styrsignaler till mekanisk rörelse av aerodynamiska roder som är fast anslutna till ställdonens rörliga delar.

Exekutivmotorn övervinner de ledade belastningarna som verkar på rodren, vilket ger den erforderliga hastigheten och den nödvändiga accelerationen vid bearbetning av de givna insignalerna med erforderlig dynamisk noggrannhet.

Kontrollsystem som implementerar den andra metoden inkluderar:

Autonoma gasreaktiva automatiska styrsystem;

Skjutvektorstyrsystem (SUVT).

För närvarande, för den första kontrollmetoden, används enheter i stor utsträckning där gas används som energikälla. högt tryck... Denna enhetsklass inkluderar till exempel:

Styrsystem med gasflaskor för tryckluft eller luft-gasblandning;

System med pulvertrycksackumulatorer eller med andra källor till arbetsvätska, som är en produkt av preliminär förgasning av fasta och flytande ämnen.

Sådana system har höga dynamiska egenskaper. Den noterade fördelen väcker stort intresse för sådana styrdrivsystem hos utvecklare och gör dem till viktiga objekt för teoretisk och experimentell forskning.

Skapandet av högteknologiska styrdrev för BULA-styrsystemen är traditionellt förknippat med sökandet efter nya krets- och designlösningar. En speciell, radikal lösning på problemet med att skapa högteknologiska styrväxlar var användningen av luftflöde runt raketen för att styra energin. Detta ledde till skapandet av en ny, speciell klass av ställdon - luftdynamiska styrväxlar (VDRP), som använder energin från det mötande gasflödet som en primär energikälla, d.v.s. rörelseenergi BULA.

Dessa instruktioner ägnas åt konstruktion, tillämpning och metoder för forskning och design av exekutiva mekatroniska moduler för styrsystem i små DULA. Det återspeglar information som först och främst kan vara användbar för studenter från specialiteterna "Mekatronik" och "System för automatisk styrning av flygplan".

2. Anordning för exekutiva motorer

Styrsystem inkluderar följande funktionella element.

1. Enheter som säkerställer att kraften påverkar kontrollerna:

Kraftkällor - primära energikällor (komprimerade gaskällor och källor elektrisk energi- batterier och turbingeneratorkällor för elektrisk energi);

Exekutiva motorer, kinematiskt associerade med kontrollerna, och element i energiledningar - till exempel luft- och gasfilter, kontroll- och säkerhetsventiler, gastrycksregulatorer för system med komprimerade gasflaskor, förbränningshastighetsregulatorer för pulvertrycksackumulatorer, luftintag och urladdningsanordningar VDRP och etc.

2. Funktionella element som fastställer överensstämmelsen mellan styrsignalen som genereras i styrsystemet och erforderlig kraftverkan - omvandlare och förstärkare av elektriska signaler, elektromekaniska omvandlare, av olika slag sensorer.

För att konkretisera forskningsområdena för de uppgifter som står inför utvecklingen av styrdrev, utmärks kraft- och styrsystem i sin sammansättning (fig. 1.2).

Ris. 1.2. Flygplan styrväxeldiagram

Kraftsystemet kombinerar de funktionella elementen i styrningen, som är direkt involverade i att omvandla energikällans energi till mekaniskt arbete associerad med rörelsen av positionellt belastade kontroller. Styrsystemet består av styrdriftens funktionella element, som ger en ändring av det kontrollerade värdet (koordinaterna för kontrollernas position) enligt den kontrolllag som specificerats eller utvecklats under flygningen av flygplanet. Trots den något godtyckliga karaktären av separationen av kraft- och styrsystem, vilket är förknippat med behovet av att inkludera ett antal funktionella: element i styrningen både i kraften och i styrsystemet, ligger den praktiska användbarheten av sådan separation i möjligheten till en mångsidig presentation av styrningen när man löser olika problem i utvecklingsprocessen ...

I gasstyrsystemet kan följande delsystem särskiljas:

Primär energikälla;

Executive motor;

Gasdistributionsanordning med en elektromekanisk omvandlare;

Elektriskt styrsystem - förstärkare, korrigeringsanordningar, generatorer för tvingande oscillationer, etc.;

Primära givare - sensorer för linjära och vinkelförskjutningar av rörliga delar i mekaniska delsystem.

För klassificering av gasstyrsystem kan i allmänhet följande klassificeringsfunktioner användas:

Typ av kraftsystem, dvs. typ av primär energikälla;

Principen för kontroll av aerodynamiska roder;

Styrslinga för proportionella styranordningar;

Executive motortyp;

Typ av ställverk och styrelektromekanisk omvandlare.

1. System med en komprimerad gaskälla. Källan för högtrycksgas är ett luftventilblock, som förutom en cylinder med tryckluft eller en luft-heliumblandning inkluderar säkerhet, avstängning och distribution och styrgasventiler och ventiler för fyllning och övervakning av tryck i cylindern. I den tekniska litteraturen kallas sådana system ofta för "pneumatiska" system.

2. System med pulvertrycksackumulator. I detta fall är källan för högtrycksgas en fast drivmedelspulverladdning av en speciell konstruktion, som säkerställer konstant produktivitet hos arbetsvätskan - förbränningsprodukterna av laddningen har en hög temperatur. Förutom själva gaskällan och anordningen för att koppla gaskällan till drift kan sådana system innefatta bränsleförbränningshastighetsregulatorer och säkerhetsanordningar. I den tekniska litteraturen används ofta termen "hetgas" eller helt enkelt "gas" när man beskriver sådana system.

3. Elektromagnetiska styrdrev. Grunden för sådana anordningar är vanligtvis en elektromekanisk omvandlare av neutral typ, som direkt genomför en given rörelse av aerodynamiska styrelement.

Exekutivmotorn är en enhet som omvandlar den komprimerade gasens energi till styrorganens rörelse och övervinner kraften som skapas av luftflödet runt BULA.

Genom design kan följande grupper av exekutiva motorer särskiljas.

1. Motsvarande-enkelverkande och dubbelverkande. Enheter som oftast används både i specialutrustning och i automatiseringssystem för tekniska processer.

Ris. 1. Exekutivmotorn för det slutna hydrauliska spricksystemet - kolv, med en kraftcylinder.

Bild 2. SGRP Executive -motor av sluten typ - med två motorcylindrar.

Exekutivmotorns funktion styrs av en gasdistributionsanordning (GRU).

Syftet med GRU: n är att växelvis kommunicera arbetshåligheterna i drivenhetens manövreringsmotor med en källa för komprimerad gas eller med omgivningen (atmosfären i enhetens inbyggda fack). Genom att kopplingsproblemet är löst är GRU: er generellt uppdelade i enheter:

Med kontroll "vid ingången" - ändras området för inloppsöppningarna i arbetshåligheterna;

Med kontroll "vid utloppet" - ändras området för utloppsöppningarna från arbetshåligheterna;

Med inlopps- och utloppskontroll - både inlopps- och utloppsområden ändras.

3. Matematiska modeller av gas- och pneumatiska styrdrev

I den matematiska modelleringen av styrgasgasdrivsystemet (SRGP), som ett element i BULA: s styrsystem, som fungerar i luftflödet runt det, är forskningsområdet en uppsättning geometriska, elektromekaniska parametrar och parametrar för arbetsvätskan-luft eller annan komprimerad gas, liksom tillståndsfunktionen för elektromekaniska, aerogasdynamiska processer och hanteringsprocesser som förekommer i alla olika orsaks- och verkningsrelationer. Med omvandlingen av vissa energityper till andra, närvaron av distribuerade fält och den strukturellt komplexa representationen av verkliga mekanismer inom det övervägda fysiska forskningsområdet är skapandet av matematiska modeller som ger den erforderliga graden av tillförlitlighet för tekniska beräkningar uppnås genom introduktion av teoretiskt och experimentellt underbyggda idealiseringar. Idealiseringsnivån bestäms av målen för den skapade programvaran.

Styrdrift matematisk modell:

p 1, p 2 - gastryck i styrdrevets hålrum 1 eller 2,

S P - området på styrdrivkolven,

T 1, T 2 - temperaturen på gasen i kaviteten 1 eller 2 i styrningen,

T cn - temperaturen på styrväggens väggar,

V är styrkolvens hastighet,

F pr - fjäderkompressionskraft,

h - koefficient för viskös friktion,

Gångjärnslastfaktor,

M är den reducerade massan av rörliga delar.

Ris. 3 Typiska diagram över övergående processer.

4. Schematisk bild av styrspåret

Styrdelen av gasstyrningssystemet kan byggas med mekanisk, kinematisk, elektrisk feedback eller inte ha huvudåterkopplingen. I det senare fallet arbetar frekvensomriktaren vanligtvis i reläläge ("ja - nej") och i närvaro av återkoppling i proportionellt läge. I denna utveckling kommer styrvägar med elektrisk feedback att övervägas. Felsignalen i dessa vägar kan förstärkas av antingen en linjär eller en reläförstärkare.

Ett schematiskt diagram över en styrsektion med en linjär förstärkare visas i fig. 5.

Ris. 4. Diagram över styrsystemet

Diagrammet visar: W F (p), W Z (p), W p (p), W o (p) -överföringsfunktioner för det korrigerande filtret, elektromekanisk omvandlare, drivenhet, återkopplingskrets, respektive. Förstärkningen av en linjär förstärkare i denna krets ingår som en multiplikator i EMI -förstärkningen.

Valet av enhetsparametrar görs på ett sådant sätt att det inom ett givet frekvensintervall och amplituder för den bearbetade signalen inte finns någon begränsning av koordinaterna x och X. I detta avseende är olineariteter i form av begränsningar av dessa värden Beaktas inte vid utformningen av styrvägen.

5. Konstruktion av ett gasstyrsystem

Designmetodik

Ställdonets typ och schematisk diagram över styrvägen väljs. Typ av drivenhet bestäms utifrån kraven och driftförhållandena. Med långa drifttider och höga temperaturer Tp är en drivkrets med utgångsstyrning att föredra. För att välja ett schematiskt diagram är det lämpligt att göra en förstudie av olika system, uppskatta ungefär deras kapacitet (operativ, dynamisk, vikt, dimensioner) och välja bästa alternativet... Ett sådant problem, som består i den ungefärliga beräkningen av GSSU: s egenskaper hos olika system, bör lösas i det inledande skedet av systemets utveckling. I vissa fall kan typen av schematiskt diagram otvetydigt väljas redan i det första arbetet och specificeras i referensvillkoren.

Generaliserade drivparametrar beräknas. Metoden för denna beräkning bestäms av typen av det valda styrkretsschemat. Här är metoden som tillämpas på den elektriska återkopplingsstyrkanalen:

a) värdet på lastfaktorn y väljs:

Maximalt värde för pivotbelastningsfaktorn;

M t är det maximala moment som skapas av enheten,

där l är axeln på den mekaniska transmissionen.

Den erforderliga drivkraften beror på valet av y. Det optimala värdet y opt motsvarande minsta erforderliga driveffekt kan bestämmas som en lösning på kubikekvationen

Det numeriska värdet för opt ligger vanligtvis i intervallet 0,55 ... 0,7. När atom tilldelas tilldelas värdet i intervallet 1,2? 1.3. Värdet på förhållandet och beror på typen av det valda ställdonet. Så. för ställdon med en gasfördelare av munstycket - spjälltyp ,; för ställdon med jetlans ,.

Parametern q, beroende på värdet, måste motsvara läge I. Dess värde bestäms antingen från resultaten av termisk beräkning eller från data från experiment med analysanordningar. Här kommer vi att anta att lagen för variation av parametern q med tiden ges i form av ett approximativt beroende för olika värden av omgivningstemperaturen.

Värdet b 0 - amplituden för rörelse av EMF -ankaret för styrkanalen med en linjär förstärkare tas lika med y m, d.v.s. , och för system med en reläförstärkare som arbetar i PWM -läge på ett ställverk, tas värdet i intervallet 0,7? 0,8;

b) vid det valda värdet för värdet y beräknas det maximala vridmoment som utvecklats av drivenheten:

c) det önskade värdet för vinkelhastigheten Ш т som tillhandahålls av drivenheten bestäms.

Värdet på Ut hittas från villkoren för bearbetning av en övertonssignal av en gasenhet med en frekvens av um och en amplitud av q0. Amplituden för rörelsen för EMF -armaturen b 0 antas vara densamma som i den tidigare beräkningen.

I lågfrekvensområdet () kan dynamiken hos frekvensomriktaren med en relativt låg tröghet hos den mekaniska länken beskrivas med en aperiodisk länk. Du kan få följande uttryck:

För aperiodisk länk

Från det sista beroendet efter transformationerna får vi formeln för att beräkna det erforderliga värdet för U max:

Drivarnas konstruktionsparametrar beräknas.

Axeln på den mekaniska transmissionen l, diametern på kolven i kraftcylindern D P, mängden fri rörelse för drivningen X t bestäms.

Fig.5 Strukturdiagram över ID: t.

Vid bestämning av axeln l är det nödvändigt att ställa in förhållandet mellan kolvens fria slag och dess diameter.

Av kompaktskäl för den utvecklade konstruktionen av motorcylindern kan förhållandet rekommenderas.

När X = X t måste det maximala vridmomentet som genereras av drivenheten vara flera gånger större än det maximala vridmomentet från lasten, d.v.s.

Med hänsyn till det accepterade förhållandet får vi från den sista jämlikheten beroende

Det maximala tryckfallet i kraftcylinderns Ap max -hålighet beror på värdet av p p, typen och förhållandet mellan ställverkets geometriska dimensioner, liksom på värmeöverföringsintensiteten i hålrummen. Vid beräkning av värdet på l är det möjligt att grovt ta för drivenheter med en gasfördelare av munstycksflik Dp max = (0,55? 0,65) p p, när man använder en jetfördelare Dp max = (0,65? 0,75) p s.

Vid beräkning av värdet på l måste värdet på Ap max motsvara läge I.

För relativt små värden på d max

I beräkningen ska alla linjära geometriska dimensioner avrundas i enlighet med kraven i standarderna.

Beräkna parametrarna för drivgasdistributionsanordningen. Denna beräkning bygger på villkoret att i värsta fall, dvs. i läge I var drivhastigheten inte lägre än, där Ш т är vinkelhastighetens värde. Här ges metoder för att beräkna geometriska parametrar för två konstruktiva typer av gasfördelare: med ett jetrör och med ett munstycke och ett spjäll. Den första av de nämnda ventilerna reglerar gasflödet enligt principen "inlopp och utlopp". I detta fall bestäms enhetens maximala steady-state-hastighet av förhållandet

Av vad som följer

Vid beräkning av beroendet måste värdena för T p och q motsvara regim I.

Med hänsyn till storleksförhållandena som är karakteristiska för denna distributör, ta.

Det rationella förhållandet mellan områdena med och a ger enhetens bästa energikapacitet och ligger inom gränserna. Av dessa överväganden finns värdet på C. Efter att ha beräknat värdena för a, c är det nödvändigt att bestämma fördelarens geometriska dimensioner.

Ris. 6. Utforma diagram över gasfördelaren "jetrör".

Diametern på fördelarens inloppsfönster bestäms utifrån tillståndet

där flödeshastigheten m = 0,75 ... 0,85.

Storleken på den maximala förskjutningen av strålrörets ände, a är strålrörets längd.

På känd betydelse x m beräkna värdena b och d.

Gasfördelningsanordningen av typen "munstycksflik" förverkligar regleringen av gasflödet "vid utloppet".

Ad hoc

Därför:

Vid beräkning bör inställningen tas. Värdena för T p och q motsvarar regim I.

Ris. 7 Utformningsdiagram över gasdistributören "munstycksflik".

Munstycksdiametern d c väljs så att det effektiva området är minst 2 gånger utloppets maximala yta:

Med det valda värdet d c hitta värdet b: b = mрd c; beräkna det maximala värdet av koordinaten x t och värdet

Efter att utformningen av gasdistributionsanordningen har utvecklats bestäms belastningen på dess rörliga delar och EMPs utformas eller väljs. Den nödvändiga flödeshastigheten för arbetsvätskan bestäms också, vilket är nödvändigt för design (eller val) av kraftkällan.

Med kända konstruktions- och driftsparametrar för drivenheten kan parametrarna för dess jetplan för både läge I och läge II bestämmas utifrån beroendet (I), varefter ett styrkanal kan bildas.

Bildandet av styrkanalens kontur utförs med hänsyn till de extrema driftsätten. Vid det första steget av formationen ritas frekvensegenskaperna för den öppna slingan i läge I (värdet på koefficienten k3 är tillfälligt okänt).

Baserat på kravet på den slutna slingans dynamiska noggrannhet hittar vi tillåtet värde för fasskiftet vid frekvensen u0:

c z (u 0) = arctan u 0 T GSSU.

Med ett känt värde på värdet för fasskiftet för en öppen slinga cp (u 0), bestämt som ett resultat av att plotta frekvensegenskaperna och ett visst värde på cs (u 0), hittar vi det nödvändiga värdet för amplituden karakteristik A p (u 0) för ett öppet system med en frekvens u 0. För detta ändamål är det bekvämt att använda stängnings nomogram. Därefter visade sig amplitudkarakteristiken för kretsen i läge I vara otvetydigt bestämd, och därför bestäms också värdet för öppen slingkoefficienten Kp.

Eftersom korrigeringsfiltret ännu inte har införts i kretsen bestäms värdet av Kp av förhållandet Kp = k e K n k oc. Värdet på återkopplingsfaktorn kan bestämmas av den slutna slingans förstärkning :. Sedan kan du beräkna värdet på koefficienten k e :, och sedan beräkna det nödvändiga värdet för förstärkningen för spänningsförstärkaren

6. Simulering

Låt oss först simulera systemet i PROEKT_ST.pas -programmet med hjälp av data från tabellen. Efter att ha beräknat lämpligheten för systemparametrarna fortsätter vi simuleringen i PRIVODKR.pas och beräknar svarstiden i den.

Låt oss fylla i tabellerna baserat på de erhållna parametrarna:

Höj temperaturen:

Låt oss sänka trycket:

Höj temperaturen (under reducerat tryck)

Huvudlitteratur

1. Goryachev OV Grunderna i teorin om datorkontroll: lärobok. bidrag / O. V. Goryachev, S. A. Rudnev. - Tula: Förlag för Tula State University, 2008-220 s. (10 exemplar)

2. Pupkov, K.A. Metoder för klassisk och modern teori om automatisk kontroll: lärobok för universitet: i 5 volymer Vol.5. Metoder för modern teori om automatisk kontroll / K.A. Pupkov [och andra]; red. K.A. Pupkova, N. D. Egupova. - 2: a uppl., Rev. och lägg till. - M .: MSTU im. Bauman, 2004.- 784 s. (12 exemplar)

3. Suitodanov, B.K. Spårningsenheter: i 3 volymer. Vol.2. Elektriska servodrivningar / E.S.Bleiz, V.N.Brodovsky, V.A.Vvedensky och andra / Redigerad av B.K. Chemodanov. - 2: a uppl., Rev. och lägg till. - M .: Bauman Moscow State Technical University, 2003.- 878s. (25 exemplar)

4. Elektromekaniska system: lärobok. bidrag / G.P. Eletskaya, N.S. Ilyukhina, A.P. Pankov. -Tula: Förlag för Tula State University, 2009.-215 sid.

5. Gerashchenko, A.N. Pneumatiska, hydrauliska och elektriska drivenheter för flygplan baserade på vågaktuatorer: lärobok för universitet / A.N. Gerashchenko, S.L. Samsonovich; redigerad av A.M. Matveenko - M .: Mashinostroenie, 2006. - 392p. (10 exemplar)

6. Nazemtsev, A.S. Hydrauliska och pneumatiska system. Del 1, Pneumatiska drivenheter och automationsutrustning: Textbok / A.S. Nazemtsev- M .: Forum, 2004.- 240p. (7 exemplar)

Liknande dokument

Utformning av en styrväxel för små flygplan som flyger i täta lager av atmosfären. Tekniska krav för komponentdelar självoscillerande styrsystem. Strukturer och funktionsprincip för styrningen.

avhandling, tillagd 09/10/2010


Motivering av valet av enhetens struktur, utformning av dess matematiska modell. Beräkning av konstruktionsparametrar, styrelektromagnet och frekvensomriktarens dynamiska egenskaper, konstruktionens termiska design. Styrmekanismsteknikprocess.

avhandling, tillagd 09/10/2010


Allmän information om bilen. Styrdesign, beskrivning av dess syfte och grundläggande krav. Motivering av valet av kugghjulskontroll och bestämning av parametrarna för styrlänken. Beräkning av växlingsparametrarna för växellådsmekanismen.

avhandling, tillagd 2013-03-13


Design av stativ för demontering och montering av styrning passagerarbil... Beskrivningar av stativet för reparation av kardanaxlar och styrreglage. Bestämning av projektkostnaden. Urval av material. Beräkning av kostnader för inköp av material och skapande av en monter.

term uppsats tillagd 2015-03-12


Granskning av drivsystem och styrsystem för spårmaskiner. Beräkning av transportörens parametrar. Utveckling av en grundläggande hydraulkrets för maskinen. Beräkning av parametrar och val av hydrauliska drivelement, mekaniska drivkomponenter och elmotorer.

term paper, tillagt 19/04/2011


Val av servodrivelement: en exekutiv motor, en elektrisk maskinförstärkare, ett känsligt element. Syntes av ett kontrollsystem med metoden för typiska normaliserade karakteristiska ekvationer. Forskning och analys av det utvecklade systemet.

term uppsats tillagd 09/07/2014


Konstruktion och beräkning av drivning, växellåda och drivenhet. Driv effektkrets. Kontroll av beräkning av rullager, mellanaxel och kilanslutningar. Urval av smörjmedel. Skapande av toleranser för anslutningar av huvuddelar.

term paper, tillagd 2010-07-29


Granskning av den kemiska sammansättningen, de mekaniska, tekniska och driftsegenskaperna hos legeringsstålet som delen är tillverkad av. Teknologisk väg för reparation av bipodaxeln på styrmekanismen med en rulle. Urval av utrustning och teknisk utrustning.

term uppsats tillagd 2016-02-07


Kinematisk och energiberäkning av enheten. Val av en elmotor, beräkning av en öppen växel. Kontrollera beräkningen av nyckelanslutningar. Beskrivning av monteringssystemet, smörjning och justering av drivenheterna. Drivstödsdesign.

terminsrapport tillagd den 04/06/2014


Beskrivning av borrmaskinens automatiska cykel. Urval av de nödvändiga elementen i det elektriska schematiska diagrammet för kontroll av den tekniska processen: med användning av logisk algebra och utan dess användning. Logiska funktioner för exekutiva enheter.

2.5.1. Kontrollobjektmodell.

Flygplanets rörelse i förhållande till längdaxeln sker under inverkan av det aerodynamiska momentet och beskrivs av differentialekvationen:

I denna ekvation:

Tröghetsmoment kring längdaxeln;

Vinkelrotationshastighet kring längdaxeln;

M x- aerodynamiskt moment kring längdaxeln.

Kvantiteten M x bestäms utifrån förhållandet

var: - höghastighetshuvud,

S - vingområde,

l- vingspann,

m x = m x(b x, d e) - dimensionslös vridmomentkoefficient,

r- lufttäthet,

V- flyghastighet,

d e- avböjning av ailerons.

För att få en linjär modell av kontrollobjektet använder vi oss av standardproceduren för linearisering av ekvation (2.1.) Med avseende på steady-state-värdet w x* och d e*, som vi kommer att anse ostört och som uppfyller ekvationen

. (2.2.)

I det här fallet antar vi att förändringar i höjd och flyghastighet påverkar obetydligt parametrarna för vinkelrörelse, på grund av vilka variationer i höjd och hastighet inte beaktas under lineariseringen, och följaktligen är hastigheten på huvudets storlek konstant.

Ökning av variabla parametrar:

,

och ekvation (2.1.) för den störda rörelsen:

Med hänsyn till förhållande (2.2.) Får vi den linjäriserade rörelseekvationen för flygplanet i förhållande till längdaxeln

(2.3.)

I flygplanets aerodynamik antas följande beteckningar:

där :, - dimensionslösa koefficienter.

Med hänsyn till dessa beteckningar tar ekvation (2.3.) Formen:

(2.4.)

Om vi ​​går över till den notationsform som accepteras i teorin om automatisk kontroll får vi:

(2.5)

Det bör noteras här att på grund av nollvärdena för den fasta rörelsen sammanfaller värdena för inkrementen och i ekvation (2.4.) Med själva värdena för dessa variabler.

Låt oss introducera notationen för dynamiska koefficienter:

- dämpningskoefficient;

- effektivitetskoefficient för roterare.

Som ett resultat representeras ekvation (2.5.) Eller den matematiska modellen för kontrollobjektet i vinkelrörelse i förhållande till längdaxeln med en linjär differentialekvation

(2.6.)

.

Låt oss beteckna:

och vi får i denna notation en matematisk modell av kontrollobjektet i form av ett system av linjära differentialekvationer:

vilket reduceras till en linjär ekvivalent av andra ordningen

, (2.8.)

som motsvarar överföringsfunktionen för kontrollobjektet

, (2.9)

i vilken insignalen är aileron -avböjning d e och på helgen - rullningsvinkeln, som visas i fig. 2.8.

Ris. 2.8. Överföringsfunktion för kontrollobjektet

2.5.2. Styrdrift matematisk modell.

Den matematiska modellen för styrningen är en integrerande länk med en negativ varvtal
kommunikation visas blockdiagrammet för modellen i fig. 2.9.

Ris. 2.9. Konstruktionsdiagram över styrdrivmodellen

Styrningen drivs av differentialekvationen:

, (2.10.)

och överföringsfunktionen kan erhållas från konstruktionsschema

, (2.11.)

2.5.3. Matematisk modell av mätinstrument

vilket innebär att de uppmätta värdena för valsvinkeln och vinkelhastigheten inte skiljer sig från deras verkliga värden.

2.5.4. Kontrolllag.

Regulatorn som visas på funktionsdiagrammet för autopiloten i rullkanalen (fig. 2.7.) Är en enhet som implementerar kontrollagen, d.v.s. genererar en styrsignal till ingången på styrväxeln s e beroende på värdena för valsvinkeln g och vinkelhastigheten. Denna mängd information om utgångsvariablerna för kontrollobjektet gör att du kan tillämpa en PD - en styrenhet (proportionell -differential), vars överföringsfunktion

, (2.12.)

och den kontrolllag som bildas av honom har formen

Koefficienterna kallas utväxlingsförhållanden(enligt positions- och dämpningssignalerna, eller enligt det fria gyroskopet och dämpningsgyroskopet). Det är utväxlingsförhållandena inom den fasta konfigurationen av styrsystemet som är verktyget med vilket du kan uppnå önskad kvalitet på styrsystemet. Genom att ändra värdena på växelförhållandena (eller med andra ord genom att justera dem) kan du förbättra kontrollsystemet och uppnå önskad kvalitet på arbetet.

2.5.5. Matematisk modell av konturen

stabilisering av flygplanet i rullkanalen.

Utvecklat i detta avsnitt (2.5.) Matematiska modeller av enskilda element i funktionsdiagrammet för rullstabiliseringsslingan (fig. 2.7.) Gör det möjligt att konstruera en matematisk modell av flygplanets vinkelrörelsekontrollsystem i rullkanalen.

Denna matematiska modell visas i fig. 2.10. och dess forskning är kursarbetets huvuduppgift

Introduktion.

Kapitel 1. Analytisk granskning av RP LA.

1.1 Statens och utvecklingsutsikterna för flygplanets RP.

1.2 Analys av struktur- och layoutdiagram för RP.

1.3 Analys av matematiska modeller av elektrohydrauliska RP.

1.4 Forskningens relevans, syftet och målen med arbetet.

Kapitel 2. Matematisk modell av RP med SGRM.

2.1 Funktioner i matematisk modellering av SGRM.

2.2 Inverkan av EGU: s främsta olineariteter på egenskaperna hos RM.

2.3 Olinjär matematisk modell av RP.

2.4 Analys av resultaten från numerisk simulering av RP.

Kapitel 3. Förbättra kvaliteten på de dynamiska egenskaperna hos styrväxelns styrsystem

3.1 Funktioner i RP -drift och bestämning av faktorer som påverkar prestandaindikatorer.

3.2 Simuleringsmodellering av DGS i Ansys CFX.Ill -paketet

3.3 Påverkan av kraftledningarnas styvhet på RP: s egenskaper.

Kapitel 4. Experimentella studier av flygplanets RP.

4.1 Försöksstandard för forskning av flygplanets RP.

4.2 Undersökning av påverkan av tröghetsbelastning och styvheten hos SGRM -fästen på flygplanets dynamiska egenskaper.

4.3 Metod för beräkning av RP med hjälp av simulering.

4.4 Jämförande analys resultaten av numerisk modellering och experimentella studier av flygplanets RP.

Rekommenderad lista med avhandlingar

• Metodiska grunder för att förbättra utformningen av jethydrauliska styrväxlar 2010, doktor i tekniska vetenskaper Mesropyan, Arsen Vladimirovich

• Jethydrauliska styrväxlar med korrigeringsanordningar 2006, kandidat för tekniska vetenskaper Arefiev, Konstantin Valerievich

• Metod för beräkning av ett hydrauliskt styrsystem med jetkavitation med hjälp av metoder för matematisk och fysisk modellering 2010, kandidat för tekniska vetenskaper Tselischev, Dmitry Vladimirovich

• Identifiering av jethydrauliska styrväxlar 2000, kandidat för tekniska vetenskaper Mesropyan, Arsen Vladimirovich

• Modellering och optimering av hydromekaniska system för mobila maskiner och teknisk utrustning 2008, doktor i tekniska vetenskaper Rybak, Alexander Timofeevich

Avhandling introduktion (del av abstraktet) om ämnet "Förbättra de dynamiska egenskaperna hos flygplanets styrdrift baserat på simulering"

Liknande avhandlingar inom specialiteten "Hydrauliska maskiner och hydropneumatiska enheter", 05.04.13 kod VAK

• Metoder för att beräkna termodynamiken för supersoniska turbulenta nedsänkta jetstrålar och deras interaktion med ett hinder 2009, kandidat för fysiska och matematiska vetenskaper Safronov, Alexander Viktorovich

• Modernisering av en två-gaselektrohydraulisk förstärkare för ett tryckvektorstyrsystem 2010, kandidat för tekniska vetenskaper Belonogov, Oleg Borisovich

• Egenskaper hos hydrodynamiken i flödesbanan för hydrauliska jetförstärkare och deras inflytande på utmatningsegenskaperna 1984, kandidat för tekniska vetenskaper Badakh, Valery Nikolaevich

• Användning av vibrationstester vid kontroll av flygplanets tekniska tillstånd 2009, kandidat för tekniska vetenskaper Bobryshev, Alexander Petrovich

• Förutsägelse av parametrarna för en lågfrekvent hydroakustisk emitter 1999, kandidat för tekniska vetenskaper Kvashnin, Alexander Ivanovich

Avslutning av avhandlingen om ämnet "Hydrauliska maskiner och hydrauliska pneumatiska enheter", Gallyamov, Shamil Rashitovich

Lista över avhandling forskningslitteratur Kandidat för tekniska vetenskaper Gallyamov, Shamil Rashitovich, 2009

Observera att ovanstående vetenskapliga texter läggs ut för granskning och erhålls genom erkännande av avhandlingens originaltexter (OCR). I detta sammanhang kan de innehålla fel associerade med ofullkomligheten av igenkänningsalgoritmer. Det finns inga sådana fel i PDF -filer med avhandlingar och abstrakt som vi levererar.

Blockschemat för en modell av en styranordning som drivs av en elmotor visas i figur 4.5. Rodret tillsammans med båten ska betraktas som lasten.

Figur 4.5 - Blockschema över roder -eldrivningsmodellen

Flytta ratten till ett hörn α orsakar (Figur 4.6) lateral rörelse (drift med en vinkel β drift) och fartygets rotation runt tre ömsesidigt vinkelräta axlar: vertikal (yaw med vinkelhastighet ω sid), längsgående (rulle) och tvärgående (trim). På grund av en ökning av vattnets motståndskraft mot fartygets rörelse minskar dessutom dess linjära hastighet något. v.

Figur 4.7 visar de statiska egenskaperna hos vridmomentet på rodermaterialet M B = f(α ) från överföringsvinkeln α det för olika roder när fartyget rör sig framåt och bakåt. Dessa egenskaper är olinjära och beror också på rörelsehastigheten. v fartyg. Om fartyget driver, vinkeln α ersätt rodret med en vinkel ( α+β ) mellan rorbladets plan och flödet av inkommande vatten. Således, i påverkan av rodret på rodermotorns elektriska motor, utöver den faktiska vinkeln α växling måste du också ta hänsyn till parametrarna för fartygets rörelse - vinkeln β drift och linjehastighet v... Detta innebär att för att analysera den elektriska roddrivningen är det nödvändigt att överväga ACS med fartygets kurs (Figur 4.8), som inkluderar autopiloten ( AR), styrväxeln ( RM) och skeppet. Ratten består av en ratt och en motor som driver den i rotation. Fartyget presenteras i form av två strukturblock med överföringsfunktioner för kontroll W Y(R) och av förargelse W B(R). Drivmotorn kan vara DPT eller IM med frekvenskontroll. Strömkällan för DCT kan antingen vara en styrd likriktare eller en likströmsgenerator. AD drivs från frekvensomformaren.

Figur 4.6 - Rörelsebana vid vändning av fartyget och dess parametrar

Figur 4.7 - Statisk egenskap hos rodret

I stabiliseringsläget för fartygets svarvprocess, om vi antar att dess linjära hastighet vär konstant, och beroendet av den laterala kraften och det hydrodynamiska momentet som verkar på kroppen på drivvinkeln β är linjär och försummar valsarna för rullning och trimning, då kommer ekvationssystemet som beskriver dynamiken i fartygets rörelse att ha formen

(4.3)

var F(t) Är en funktion. med beaktande av effekten på fartyget av störande effekter av vågor, vind, ström, etc.

en 11, ..., en 23- koefficienter beroende på skrovets form och fartygets last.

Figur 4.8. Strukturdiagram över ACS som leder fartyget

Om vi ​​utesluter från systemet (4.3) signalen β , då kommer en differentialekvation att erhållas som relaterar kursens värde Ψ med en vinkel α vridning av rodret och en störande signal F(t):

var T 11,…. T 31- tidskonstanter bestämda genom koefficienterna en 11, ..., en 23;

k Y och k B- överföringskoefficienter för ACS med fartygets kurs, även bestämda genom koefficienterna en 11, ..., en 23.

I enlighet med (4.4) kontrollöverföringsfunktioner W Y(R) och av förargelse W B(R) har formen

Ekvationen för mekaniken hos den elektriska motorn i styranordningen har formen

eller (4.6)

var i- växellådans utväxling mellan motorn och ratten;

FRÖKEN- motståndets ögonblick, bestämt genom ögonblicket M B på roderbeståndet genom uttryck

Ögonblick M B på roderbeståndet enligt fig. 4.7 är en olinjär funktion av vinkeln α .

(4.7)

I allmänhet är den matematiska modellen för den elektriska styrningen, med hänsyn till fartyget och autopiloten, olinjär och beskrivs åtminstone av ett ekvationssystem (4.4), (4.5) och (4.6). Ordningen för detta system är sjunde.

Frågor om självkontroll

1. Förklara sammansättningen och interaktionen mellan elementen i konstruktionsschemat för styranordningens elektriska drivning.

2. Förklara parametrarna som kännetecknar processen för att vända fartyget som orsakas av roderskiftet.

3. Varför ska den elektriska styrväxelmodellen ta hänsyn till fartygets parametrar?

4. Vilka ekvationer och i vilka variabler beskriver processen för fartygets rörelse med en sväng?

5. Ge uttryck för fartygets överföringsfunktioner för styrning och störning med sväng på kursen.

6. Motivera typen och ordningen på den matematiska modellen för den elektriska styrningen.