В качестве рулевых приводов систем управления положением инерционных объектов, таких как управление положением больших рулевых поверхностей самолетов (переднее горизонтальное оперение, стабилизаторы, элевоны и т. п.), отклонением двигателей ракет-носителей при управлении вектором тяги, антенны радаров, систем подвижности испытательных стендов и робототехничееких систем в большинстве случаев используются электрогидравлические приводы. Такие приводы представляют собой следящие системы с механической или электрической позиционной обратной связью. Динамика приводов, управляющих положением массивных объектов во многом зависит от жесткости конструкции узлов крепления приводов, которая изменяется от изделия к изделию, а часто и в процессе эксплуатации привода. Упругость элементов конструкции летательного аппарата, на которых крепится рулевой привод и упругость собственно рулевой поверхности приводит к тому, что при оценке динамических показателей привода учет только сжимаемости рабочей жидкости в полостях гидроцилиндра оказывается недостаточным, и требуется рассмотрение привода, управляющего положением инерционного объекта как упруго-массовой системы с эквивалентной жесткостью опоры (Соп), на которую крепится привод, и эквивалентной жесткостью механической передачи от поршня к центру масс органа управления (Сп) (рис. 1). золотник гидрораспределителя обмотка электрогидравлического усилителя инерционныи объект а.
Рис. 1. Электрогидравлический привод с механической позиционной обратной связью.
Таким образом, собственная частота выходной части привода и относительно низкий уровень диссипативных сил в системе приводит к появлению мало демпфированного резонансного всплеска. Высокие требования к эксплуатационным характеристикам систем управления полетом определяют жесткие требования к показателям динамики рулевых гидроприводов. В реальных конструкциях тяжелых приводов, например, в рулевых системах управления вектором тяги путем отклонения реактивных двигателей, собственная частота выходной части составляет 4 — 8 Гц, а резонансный пик на амплитудно-частотных характеристиках в реальном масштабе может принимать значение = 4 + 5, Авых, Авх — амплитуды.
Да: выходного и приведенного входного сигналов. Допустимое значение этого показателя во многих случаях должно быть не более двух (рис. 2).
А С1 аых < 2 4гх.
От изделия к изделию вследствие влияния конструкторско-технологических факторов собственная частота выходной части привода может изменяться в 1,5−2 раза. Кроме этого, большая инерционность объекта и ограниченность жесткости конструкции узлов крепления привода обуславливают относительную близость частоты, на которой происходит резонансный всплеск (/р = 4 -8 Гц) и частоты изменения управляющего сигнала, на которой ограничиваются фазочастотные искажения (/у = 1 — 2 Гц) привода Допустимое значение этого показателя должно быть (рис. 2).
Рис. 2. Требования к частотной характеристике привода. ф > -27° + -25° (2).
Для обеспечения требований к амплитудно-частотным и фазочастотным характеристикам приводов, управляющих положением инерционных объектов необходимо применение дополнительных корректирующих устройств. Однако, возникающая задача подавления резонанса вблизи частоты управления без искажений фазочастошых характеристик иногда не может быть решена в рамках получивших широкое распространение типовых корректирующих устройств гидроприводов [1,2], реализующих обратную связь по давлению инерционного объекта, поскольку такие корректирующие устройства вносят существенные фазочастотные искажения на частотах управления.
Электрощдравлические приводы, применяемые [3] в настоящее время для управления положением инерционных объектов, таких как камеры сгорания ракет-носителей, рулевые поверхности маневренных самолетов, системы подвижности тяжелых роботов-манипуляторов, характеризуются рядом особенностей формирования сигналов рассогласования, построения цепей управления и, как следствие, способом включения регуляторов, используемых для улучшения их динамических характеристик. Эти особенности могут заключаться в невозможности подачи корректирующего сигнала в прямую цепь управления, как, например, в получивших широкое распространение приводах с механической обратной связью (рис. 3), и в сложности получения сигнала вход сигнала коррекций вход сигнала управления рычаг обратной связи золотник гидро распределителя.
Рис. 3. Электрогидравлический привод с механической позиционной обратной связью. рассогласования в виде, пригодном для использования в электронных регуляторах, улучшающих динамические характеристики приводов.
Общие свойства рассматриваемых приводов, являющихся объектами исследования, характеризуются следующими основными особенностями:
— относительно низкая собственная частота выходной части привода /о, в реальных конструкциях рулевых приводов /о =4.8 Гц,.
— малое собственное демпфирование инерционного объекта, коэффициент демпфирования выходной части привода в большинстве случаев составляет.
0,05.0,1.
Кроме этого, для рассматриваемых приводов является характерным высокое быстродействие предварительных каскадов усиления управляющих сигналов, определяемое частотой среза электрогидравлического усилителя мощности ю^ такой, что.
Ьгу > 3−2л#>. @.
Целью данной работы является разработка и исследование структурной схемы, алгоритма коррекции динамики «тяжелых» электрогидравлических приводов с целью подавления резонансных явлений при обеспечении требуемых фазочастотных искажений на частотах управления в системе электрогидравлических приводов, управляющих положением инерционного объекта, в условиях нестабильности жесткости узлов крепления приводов. Эта научно-техническая задача решается путем разработки и создания макетных образцов электронных корректирующих устройств промышленных образцов электрогидравлических приводов с механической и электрической обратной связью. В разработанных регуляторах реализуется набор обратных связей по переменным состояния привода с использованием наблюдающего устройства, они отличаются от известных возможностью самонастройки на изменяющуюся собственную частоту привода, методом и технологией реализации.
В специальной технической литературе по теории и практике электрогидравлических приводов был опубликован ряд работ, содержащий материалы, связанные с проектированием корректирующих устройств, предназначенных для улучшения динамических свойств рассматриваемого класса приводов. Известный путь решения данной проблемы основан на введении обратной связи по перепаду давления [1,2]. Недостатком таких корректирующих устройств является внесение существенных фазочастотных искажений на частоте управления, особенно для приводов рассматриваемого класса, в которых собственная частота выходной части оказывается близка к частоте управления.
Другим подходом к разработке требуемого корректирующего устройства является использование теории модального управления [4,17], которая, в принципе, позволяет обеспечить любую желаемую динамику системы. Корректирующее устройство, реализующее набор обратных связей по координатам состояния, предназначенное для улучшения динамики электрогидравлического привода, управляющего положением инерционного объекта, было рассмотрено в работах [4−6]. В этих работах было показано преимущество корректирующего устройства, реализующего набор обратных связей по координатам состояния, перед таловыми корректирующими устройствами, реализующими обратную связь по давлению инерционного объекта, поскольку первые вносят гораздо меньшие фазочастошые искажения. Однако, в этих работах связь привода с инерционным объектом и неподвижным основанием полагались жесткими, а фактором нестабильности системы являлась переменная масса инерционного объекта. Эта предположения оказываются неприемлемыми при рассмотрении динамики рулевых гидроприводов, поскольку эквивалентная жесткость опоры Сот, на которую крепится привод, и эквивалентная жесткость механической передачи от поршня к центру масс органа управления Сп (рис. 1) оказывают существенное влияние на систему в целом. Кроме этого, в указанных работах рассматривается привод, позволяющий ввести сигнал коррекции в прямую цепь управления исполнительным механизмом, что позволяло строить наблюдающее устройство только на основе исполнительного механизма. При наличии механической позиционной обратной связи такая возможность теряется. Это является важным обстоятельством, существенно влияющим на структуру регулятора.
Нестабильность параметров выходной часта привода требует, чтобы корректирующее устройство обладало свойством самонастройки на изменяющиеся параметры. Известны [7] структуры систем с самонастройкой, позволяющие управлять объектами определенного порядка, параметры которых не определены. Это свойство систем с самонастройкой, описанное в [8], предоставляет возможность изменения коррекции для компенсации возможных изменений в динамике системы периодически, если процесс самонастройки инициируется извне системы, или постоянно, если процесс самонастройки выполняется совместно с коррекцией динамических параметров объекта управления.
Для построения систем с самонастройкой обычно используются две базовые схемы [7]:
— адаптивная система с эталонной моделью (рис. 4).
— адаптивная система с настраиваемой моделью (рис. 5).
Основная проблема при разработке адаптивной системы с эталонной моделью состоит в определении адаптивного механизма так, чтобы получить устойчивую систему с ошибкой е, стремящейся к нулю. Эталонная модель, используемая в системе, имеет фиксированные параметры, и со временем реакция системы приближается к реакции этой модели.
В работе [9] для коррекции гидропривода, с переменной массой нагрузки использовалась структурная схема (рис. 6), которая представляет собой адаптивную систему с эталонной моделью. Использование такой схемы позволило получить эффективную коррекцию в широком диапазоне значений массы нагрузки. Эта схема описывает вычислительно простой алгоритм, который был реализован на ibm xt. Требование к наилучшей модели слежения определяется приравниванием передаточных функции эталонной модели и замкнутого контура системы. Подходящим выбором цепей коррекции f{zx) и g (zl) количество нулей передаточной функции системы должно быть сокращено, а.
Рис. 4. Адаптивная система с эталонной моделью изменение параметров регулятора.
Рис. 5. Адаптивная система с настраиваемой моделью выходная координата модели привода у.
— и ошибка выходной коррдинаты привода входной управляющий сигнал.
СИ у измеряемая выходная координата привода механизм адаптации о.
Рис. 6. Реализация адаптивной системы с эталонной моделью сами нули перемещены в соответствии с количеством и расположением нулей эталонной модели. Одновременно характеристическое уравнение передаточной функции системы должно совпадать с уравнением эталонной модели. Недостатком этого метода является тот факт, что любая попытка компенсации нулей вне единичного круга на г-плоскости приводит к неустойчивости системы.
Так как коэффициенты полинома Дг" 1) меняются во времени, корни его не могут оставаться неподвижными. Следовательно, возможна неустойчивость замкнутой системы, если один или более корней пересекут единичную окружность. Чтобы сохранить устойчивость замкнутого контура, выполняется проверка этого полинома. Если самый последний набор коэффициентов приводит к тому, что замкнутая система становится неустойчивой, то эти коэффициенты отбрасываются. Вместо них используется предыдущий набор коэффициентов.
Основная идея [10,11] адаптивных систем с настраиваемой моделью состоит в том, что алгоритм идентификации системы определяет параметры модели объекта управления и на основе полученной информации вычисляет новые параметры регулятора, рассматривая вычисленные параметры модели как истинные. Процесс идентификации параметров модели объекта управления может осуществляться как однократно [8] (перед началом эксплуатации привода), так и во время его работы. Несомненным достоинством второго подхода является возможность реагировать на изменения параметров привода независимо от времени, когда эти изменения происходят. С другой стороны, поскольку алгоритмы оценивания параметров требуют значительных, по сравнению с корректирующим устройством, вычислительных затрат, этот подход предъявляет высокие требования к производительности процессора, встроенного в состав корректирующего устройства процессора. Учитывая тог факт, что корректирующее устройство, реализующее набор обратных связей по координатам состояния, может сохранять эффективность в довольно широком диапазоне частот привода [9], использование первого подхода позволяет значительно уменьшить требования к производительности процессора при определенном сохранении свойства локальной самонастройки. Именно этот подход и был выбран при разработке алгоритма самонастройки корректирующего устройства.
Основываясь на минимизации различных критериев ошибки, можно построить различные алгоритмы идентификации параметров. Наиболее простой идентификатор может быть построен на методе наименьших квадратов. Этот метод заключается в минимизации суммы квадратов ошибок. Более общим методом является метод максимального правдоподобия, который может быть применен к моделям, нелинейным относительно оцениваемых параметров. Однако, этот метод [12] требует больших вычислительных затрат по сравнению с методом наименьших квадратов, который остается предпочтительным для практических реализаций [13].
Кроме методов, оценивающих только параметры систем известен [14] и метод совместного оценивания неизвестных параметров объекта управления и вектора состояния объекта, позволяющий получать оценку параметров объекта управления за значительно меньшее время, чем методы наименьших квадратов и максимального правдоподобия. Однако, этот метод требует очень большого числа вычислений на один период дискретизации, что существенно усложняет практическую реализацию этого метода в реальном времени поступления данных от объекта управления.
Таким образом, корректирующее устройство (рис. 7), реализующее набор обратных связей по координатам состояния объекта управления может обеспечил, эффективное демпфирование резонансных явлений систем, управляющих положением инерционного объекта при внесении незначительных фазочастогных искажений. В состав этого корректирующего устройства входит наблюдатель состояния, который оценивает те координаты состояния объекта управления, которые не могут быть измерены непосредственно. Подобное корректирующее устройство должно обладать свойством локальной самонастройки на изменяющиеся параметры выходной части привода [15]. Для расширения этого свойства в состав корректирующего устройства предлагается ввести алгоритм самонастройки корректирующего устройства на нестабильные параметры привода (рис. 8). В этом случае оценка параметров объекта управления, полученная в процессе идентификации параметров привода, используется для расчета новых значений параметров регулятора и наблюдателя состояния. Алгоритм самонастройки осуществляет синтез регулятора состояния методом размещения полюсов [16]. Для реализации этого метода необходимо определить желаемое расположение полюсов.
Рис. 7. Корректирующее устройство, реализующее набор обратных связей по координатам состояния параметры регулятора состояния параметры наблюдателя состояния входной управляющий сигнал.
— и и алгоритм самонастроики электрогидравлический привод, управляющий положением инерционного объекта ш измеряемая выходная координата привода вектор оцениваемых координат состояния привода сигнал коррекции.
Рис. 8. Корректирующее устройство с алгоритмом самонастройки системы, обеспечивающее требования к частотным характеристикам системы.
В настоящее время практика встраивания микропроцессорных устройств в структуру следящих приводов открывает возможности использовать более сложные и эффективные алгоритмы коррекции динамических свойств, по сравнению с чисто аналоговыми системами управления электрогидравлическими приводами. Одной из особенностей проектирования цифровых корректирующих устройств для электрогидравлических приводов является быстротекущие рабочие процессы.
Таким образом, представляется актуальной в теории и практике создания электрогидравлических следящих приводов, управляющих положением инерционного объекта задача проектирования электронных корректирующих устройств, обеспечивающих:
— подавление резонанса в выходной части привода, обусловленного инерционностью объекта, упругостью конструкции крепления и низким уровнем диссипативных сил в системе,.
— сохранение или увеличение быстродействия привода, оцениваемого по фазочастотной характеристике,.
— самонастройку коэффициентов обратной связи регулятора состояния при отклонении установочных параметров привода (жесткости конструкции опоры или конструкции связи привода с инерционным объектом) в реальном масштабе времени работы электрогидравлического привода.
Эта задача и решается в представленной диссертации.
При решении указанной выше задачи используются следующие методы.
1.Разработка методики проектирования корректирующих устройств была выполнена на основе линейных уравнений в пространстве состояний с использованием теории модального управления для синтеза регулятора состояния.
2.Алгоритм идентификации параметров привода методом наименьших квадратов использовался в системе самонастройки корректирующего устройства при изменении установочных параметров привода.
3.Для проведения исследования разработанных цифровых корректирующих устройств методом математического моделирования в систме моделирования 81тиИпк построена построена модель электрогидравлического привода, учитывающая основные нелинейности.
4.Исследование эффективности теоретических разработок осуществлялась на полунатурном стенде КБ «Салют» ГКНПЦ им. М. В. Хруничева с типовым промышленным приводом, управляющим вектором тяги ракеты-носителя и на экспериментальном стенде, созданном специально для проведения этого исследования, лаборатории гидроприводов каф. № 702 МАИ. Электрогидравлический привод, входящий в состав этого стенда был жестко укреплен на неподвижном основании. Между штоком привода и инерционным объектом, который имитировался набором массивных дисков, была расположена рессора, жесткость которой могла быть изменена, что позволяло изменять собственную частоту привода в пределах от 4,0 Гц до 7,8 Гц. В качестве макета встроенного в привод вычислителя корректерующего устройства использовался ibm совместимый персональный компьютер.
В основу представленной диссертации были положены работы автора по выполнению научно-исследовательских работ по договорам с КБ «Салют» Государственного космического научно-производственного центра им. М. В. Хруничева в 1996 г. и ММКБ «Родина» в 1998 — 1999 г. г.
Выводы.
1.Была проверена эффективность цифровой реализации корректирующего устройства, реализующего набор обратных связей по координатам состояния. Проведенные экспериментальные исследования показали, что разработанное корректирующее устройство, реализующее набор обратных связей по координатам состояния, с алгоритмом самонастройки параметров регулятора обеспечивает удовлетворительные показатели демпфирования привода (соответствующие требованиям (1) и (2)), управляющего положением инерционного объекта, при этом отклонение установочных параметров привода от номинальных может достигать 50%.
2.Проверена стабильность оценок динамических параметров привода, получаемых алгоритмом самонастройки. Отклонения оценок собственной частоты привода и коэффициента демпфирования, полученные алгоритмом идентификации и оценки этих же параметров по переходным процессам привода в сериях из пяти экспериментов для различных собственных частот привода не превысили 10% (рис. 41 — 44).
3.Характер реакции привода на входной тестовый сигнал (рис. 45) и малая длительность процесса идентификации параметров (не более 1,5 с), оказались приемлемыми для проведения настройки корректирующего устройства в ходе предполетных испытаний.
ГЛАВА 4. ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ КОРРЕКТИРУЮЩЕГО УСТЮЙСТВ, А МЕТОДОМ МАТЕМАТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.
Проведенные экспериментальные исследования показали эффективность разработанных корректирующих устройств в условиях нестабильности выходных параметров привода. Во всех экспериментальных исследованиях в качестве измеряемой выходной координаты привода использовался сигнал положения инерционного объекта. Особый интерес представляет исследование структуры привода, в которой выходной координатой привода является положение штока привода, поскольку датчик, измеряющий эту координату либо входит в состав привода, либо может быть легко установлен в системе. Установка же датчика положения инерционного объекта сопряжена с дополнительными конструкторскими затратами. В ходе предварительного математического моделирования рассматриваемой структуры привода с корректирующим устройством было выявлено, что на эффективность корректирующего устройства может оказывать влияние соотношение жесткости тидроцилидра Сг и жесткости конструкции крепления привода Сот. Проведение экспериментального исследования влияния соотношения жесткостей на эффективность корректирующего устройства при сохранении собственной частоты выходной части привода в пределах 4. .8 Гц существенно ограничено механическими возможностями стенда и может потребовать больших материальных затрат.
В силу перечисленных факторов исследование влияния соотношения жесткости гадроцилидра Сг и жесткости конструкции крепления привода Соп на эффективность корректирующего устройства, использующего в качестве выходной измеряемой координаты привода сигнал перемещения поршня, было проведено методом математического моделирования. В качестве среды моделирования была использована система моделирования Simulink 2.1 [55], входящая в состав программы технических вычислений Matlab 5.2 фирмы The Math Works Inc.
Для проведения этого исследования была построена в системе Simulink 2.1 нелинейная модель привода (рис. 55), описывающая электрогидравлический привод, который был установлен на стенде КБ «Салют» ГКНПЦ им. Хруничева. Эта модель описывается следующими уравнениями.
1. Уравнения [3], описывающие электрогидравлический усилитель с учетом условия (32).
Ue =вх (Uex ~ кихХп) з &-ЭГУие ~~ Хз & ^ЭГУ.
2. Уравнения [56], описывающие расход через окна золотников.
Рис. 55. Нелинейная модель электрогидравлического привода.р (х3Црпрх-рх).
2 г = (Х3)л/|ЛРем I — Рея).
Оз = ^(*3(р&bdquo- -р2).
Оа = (¦**ир2 ~Рся*&{рг — Рсл) где О^Дхз), Оши^з) — кусочно-линейные аппроксимации функций проводимости наливного и сливного рабочих окон золотника от смещения золотника (рис. 56).
3. Уравнения, описывающие давления в полостях гидроцилиндра [56] и инерционный объект с учетом ограниченной жесткости конструкции крепления привода к неподвижному основанию.
В приведенных уравнениях приняты следующие обозначения: хп — перемещение поршня, хп — ускорение поршня, хн — поступательное перемещение инерционного объекта, хн — скорость движения инерционного объекта, хн — ускорение инерционного объекта, тпхп — АгР ~ АаРг ~ Сп{Хп ~ Хн) тнхн ~ С"{хп ~ хн)~ Кхн н.
Рис. 56. Аппроксимация функций проводимости. иш — входной управляющий сигнал привода, ие — сигнал рассогласования на входе электрогидравлического усилителя,.
Тэгу — постоянная времени электрогидравлического усилителя, кэту — коэффициент усиления электрогидравлического усилителя, рп — давление магистрали подачи рабочей жидкости, Рсл — давление магистрали слива рабочей жидкости, р, ргдавление в полостях гидроцилиндра, тп — масса поршня и штока привода, т&bdquo- - масса инерционного объекта, Сп — жесткость конструкции крепления привода, /гн — коэффициент вязкого трения нагрузки, Ап, Ап2 — рабочие площади поршня, р — эквивалентный коэффициент сжимаемости рабочей жидкости в гидроцилиндре, кут — коэффициент линеаризованной зависимости расхода утечек в гидроцилиндре от перепада давления на поршне.
Численные значения параметров модели были предоставлены КБ «Салют» ГКНПЦ им. Хруничева.
Корректирующее устройство описывается уравнением в пространстве состояния (36).
Переходной процесс построенной модели и реальный переходный процесс привода приведены на рис. 57. Переходные процессы оказались близки, что позволяет сделать вывод о допустимости использования построенной нелинейной модели в.
Рис. 57. Сравнение переходных процессов реального привода и нелинейной модели. процессе математического моделирования привода с корректирующим устройством.
В результате математического моделирования были построены зависимость максимума амплитудной характеристики от отклонения собственной частоты привода от частоты наблюдающего устройства (рис. 58) и зависимость фазочастотных искажений на частоте управления 1 Гц от отклонения собственной частоты привода от частоты наблюдающего устройства (рис.59). Эти зависимости были построены для двух соотношений жесткости гидроцилиндра Сг и жесткости конструкции крепления привода Сп:
В случае, когда не превышается ограничение (97), эффективность корректирующего устройства сохраняется при отклонении собственной частоты привода не более чем на 20% (рис. 58,59). Этот результат также хорошо согласуется с данными, полученными в ходе экспериментального исследования. При превышении ограничения (97) эффективность корректирующего устройства уменьшается при незначительном (примерно 5%) отклонении собственной частоты привода. Этот факт может быть объяснен тем, что при большом превосходстве жесткости гидроцилиндра над жесткостью конструкции крепления привода реальное движение инерционного объекта оказывает слабое воздействие на перемещение поршня привода,.
97) = 10.
98) л.
-^вых.
О>н/С0о.
Рис. 58. Зависимость максимума амплитудно-частотной характеристики от отклонения шв от ю0.
Ф/ -21.
— 22.
— 23.
— 24.
— 25.
— 26.
— 27.
— 28.
— 29.
0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1 1.2 1.3 1.4.
ЮВ/0О.
Рис. 59. Зависимость фазочаетотных искажений на частоте 1 Гц от отклонения <он от га0 и как, следствие этого, информация о реальном перемещении инерционного объекта не попадает в корректирующее устройство и не участвует в процессе подстройки координат состояния модели под реальные координаты привода. С точки зрения влияния на координаты состояния модели случай соотношения жесткостей (98) соответствует отсутствию цепей подстройки g, ёъ в корректирующем устройстве. Данное утверждение также хорошо согласуется с результатом экспериментального исследования влияния наличия цепей подстройки gl, g2, gз координат состояния на диапазон отклонения собственной частоты привода от номинальной.
Вывод. В результате проведенного исследования получено ограничение на соотношение жесткостей гщроцилиндра и конструкции крепления привода (97), при выполнении которого корректирующее устройство, реализующее набор обратных связей по координатам состояния и использующее для подстройки координат состояния модели под реальные координаты привода сигнал положения поршня привода по ошибке выходной координаты наблюдателя состояния и измеряемой выходной координате привода.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
.
1.Для типовых систем электрогидравлических следящих приводов, управляющих положением инерционных объектов, отличающихся схемами формирования и конструкцией устройств позиционной обратной связи, а также установочными параметрами разработана обобщенная структура (36), схемотехника и методика проектирования корректирующих устройств на основе регулятора состояния с наблюдателем состояния.
2. Разработаны структура и алгоритмы цифровой коррекции, которые обеспечивают эффективное подавление малодемпфированных резонансных явлений, возникающих в выходной части привода в условиях значительных отклонений жесткости конструкции узлов крепления привода и различных способах формирования сигнала позиционной обратной связи без ухудшения фазочастошых характеристик. Разработан и реализован алгоритм самонастройки параметров наблюдающего устройства и регулятора состояния цифрового корректирующего устройства по реакции привода на тестовый сигнал (рис. 20).
3.Было установлено, что структура корректирующего устройства не зависит от того, какой (сигнал, пропорциональный перемещению поршня привода, или сигнал, пропорциональный перемещению инерционного объекта) выходной сигнал привода доступен для использования в корректирующем устройстве и какой сигнал используется в приводе для организации обратной связи по положению. Перечисленные особенности использования сигналов обратной связи влияют лишь на численные значения параметров корректирующего устройства. Установление этого факта позволило разработать в диссертации единую цифровую реализацию для обеспечения динамических характеристик различных приводов рассматриваемого класса.
4.В результате экспериментальных исследований было установлено, что при отсутствии входящей в состав наблюдающего устройства подстройки координат модели привода под реальные координаты по ошибке между восстановленной и измеренной выходной координате привода эффективность корректирующего устройства сохраняется при отклонении собственной частоты привода от номинальной на 5% (таблица 1).
5.В результате теоретических и экспериментальных исследований было установлено, что корректирующее устройство, реализующее набор обратных связей по координатам состояния и содержащее подстройку координат модели привода под его реальные координаты, сохраняет свою эффективность при отклонении собственной частоты привода максимум на 20% (таблица 1).
6.Установлено и экспериментально подтверждено, что разработанные схема и алгоритм самонастройки цифрового корректирующего устройства обеспечивает эффективность коррекции при отклонении собственной частоты привода от номинальной до 50% (рис. 47 — 54).
7.С целью проведения экспериментальных исследований макета привода с цифровым корректирующим устройством был разработан программно-аппаратный комплекс учебно-исследовательского испытательного стенда (рис. 34), который использовался для реализации цифрового корректирующего устройства с самонастройкой, управления экспериментом, получения экспериментальных результатов и их обработки. Гибкость и универсальность разработанного цифрового комплекса позволяет адаптировать его к уже существующим исследовательским стендам и использовать в учебном процессе.
8.Определены и сформулированы технические требования к встроенному в привод микропроцессору, для реализации разработанных корректирующих устройств. Основные требования корректирующего устройства, реализующего набор обратных связей по координатам состояния ко встроенному в привод процессору:
— частота дискретизации — не менее 400 Гц,.
— производительность процессора — не менее 14 800 операций типа умножить — сложить в секунду.
Основные требования алгоритма самонастройки корректирующего устройства на изменяющиеся параметры привод, а ко встроенному в привод процессору :
— частота дискретизации -100 Гц,.
— производительность процессора — не менее 25 900 операций типа умножить — сложить в секунду. При реализации алгоритма самонастройки в виде двух вычислительных процессов (рис. 22) требования к производительности процессора могут быть снижены до 2100 операций типа умножить — сложить в секунду.
