CC BY
40
- позволяет оперативно корректировать параметры регулятора при изменении условий эксплуатации и характеристик объекта управления;
- дает значительный выигрыш в энергетических характеристиках;
- имеет низкую чувствительность к колебаниям питающего напряжения.
Список литературы
1. Горячев О.В., Шарапов М.А. Комплексная методика синтеза интеллектуального регулятора для следящего привода постоянного тока. М.: Изд-во «Новые технологии», 2006. С.30-35.
Goryachev O.V., Chadaev A.V.
ANALYSIS AND SYNTHESIS TECHNIQUE OF ELECTRIC TRACKING AIMING AND STABILIZATION DRIVE, STANDING ON THE MOVABLE BASE
The article comes up with a new technique of electric tracking aiming and stabilization drive analysis and synthesis. The drive stands on the movable base. This technique is grounded on the application of intelligent control algorithms.
Key words: electric drive, movable base, fuzzy regulator, optimization of the belonging functions.
Получено 03.10.11
УДК 533.1
A.C. Иванова, асп. (4872) 35-85-21, Selena [email protected],
B.И. Чекмазов, д-р техн. наук, проф., (4872) 35-61-44 (Россия, Тула, ТулГУ) ,
Е.М. Халатов, д-р техн. наук, проф., нач. расчетно-теоретического отдела, (4932) 95-2-53 (Россия, Ковров, КБ «Арматура»)
АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПОДВИЖНОСТИ ОСНОВАНИЯ НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ТРЕХСТУПЕНЧАТОЙ СИСТЕМЫ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ
Исследовано влияние механических перегрузок на погрешности регулирования давления в линии газоснабжения, имеющей три ступениредуцирования.
Ключевые слова: система регулирования давления, линия газоснабжения, трехступенчатая система, механические перегрузки.
Элементы газоавтоматики, функционирующие на подвижном объекте, при движении испытывает действие механических перегрузок. Влияние данного фактора на характеристики одноступенчатой системы регулирования давления исследовались в работе [1]. В настоящей работе объектом исследования является трехступенчатая система, используемая в линии газоснабжения газотепловоза, моторным топливом которого является
природный метан. Вопрос обеспечения устойчивости такой системы рассмотрен ранее [2].
Действующие механические перегрузки имеют составляющие по всем трем координатным осям, но значения этих составляющих различны. Существенное влияние на функционирование редуктора оказывает перегрузка, действующая вдоль оси движения его чувствительного элемента. Изменяя ориентацию редуктора на подвижном объекте, можно уменьшить влияние подвижности основания, но полного исключения этого влияния достичь, как правило, не удается. Степень влияния перегрузок зависит и от динамических свойств элементов системы.
Цель исследования состоит в оценке влияния на погрешности стабилизации выходного давления системы перегрузок, действующих на редукторах различных ступеней, а также выявлении связи погрешностей с динамическими свойствами отдельных ступеней и всей системы. Результаты исследования позволят дать обоснованные рекомендации по компоновке системы в транспортном средстве, сформулировать требования к характеристикам отдельных ступеней и всей системы из условия устранения недопустимого влияния перегрузок на точность регулирования.
Исследовалась конкретная система регулирования, построенная на трех последовательно включенных редукторах давления (АР-058, АР-171, АР-171-01), которая обеспечивает подачу газа к потребителю от газобаллонного источника. Рассматривался случай, когда все редукторы жестко закреплены на основании. Исследование проводилось методом математического моделирования с использованием линеаризованной модели. Модель построена в рамках тех же допущений и с теми же упрощениями, что и в статье [2].
Практическая отработка системы проводится с использованием в качестве рабочего тела сжатого воздуха. Поэтому параметры модели рассчитаны в предположении, что система работает на сжатом воздухе, номинальный расход которого составляет 0,04 кг/с. Параметры газа в источнике питания постоянны:
рб = 30МПа ;
Тб = 293 К,
где Рб, Тб - давление и температура в баллоне.
Давление настройки редукторов: на первой ступени ррн1 = 5,1 МПа, на второй ступени ррн2 = 1,3 МПа, на третей ступени ррн3 = 0,3 МПа . Параметры системы таковы, что, если каждую ступень рассматривать как независимую, пренебрегая влиянием других ступеней, то запасы устойчивости
по амплитуде составят в первой ступени 4,1 дБ, во второй ступени - 5,2 дБ, в третьей ступени - 4,86 дБ. Устойчивость всей системы обеспечена. Структурная схема модели приведена на рис. 1.
АХг(р)
Т^Р +1 ' * л
ЫгМ> +1) гл
+ 1] э
18^
(т^р‘ + тыр+ 1)
■ДЯа.Й>)
Т22р + І
Щ г ка&и? + &р2(р)
Т2гр + 1 ГГ1р+ 1 <-)
(Т{?Р2 + Т:лр + 1)
ЬХ2 (р)
+ и АХі (р)
Т31р+ 1 (Т&Р2 + Т2іР + 1)
Рис. 1. Структурная схемалинеаризованноймодели системы
На функционирование системы регулирования давления, работающей на железнодорожном транспорте, наибольшее влияние оказывают ударные перегрузки, состоящие во внезапном создании ускорения Косн, которое сохраняется в течение промежутка времени Дtуск. При проведении модельного исследования полагалось, что ускорение при ударной пе-
_ 3
регрузке составляет Уосн = 5g, а Лtуск = 5 • 10 с . Моделировали наиболее
тяжелый случай, когда перегрузка действует вдоль оси редукторов.
В соответствии с поставленной задачей исследование производилось в следующем порядке:
1) моделировался переходный процесс в системе в условиях действия перегрузки лишь на одной первой ступени;
2) рассматривался случай, когда перегрузка действует на первой и второй ступенях;
3) моделировался процесс при действии перегрузки на всех трех ступенях.
В процессе моделирования контролировалось отклонение выходного давления Л^рНз . Процесс ЛррНз (?) в трех названных вариантах действия
перегрузок представлен на рис. 2 (а, б, в).
Рис. 2. Переходный процесс в системе: а - Косн1 = 5g, Уосн2 = Уосн3 = 0;
б — ^осн1 = ^осн2 = 5ё > ^оснЗ = 0; ^ — ^осні = ^осн2 = ^оснЗ = 5 8
По результатам моделирования можно заключить, что перегрузки, действующие на первой и второй ступенях, пренебрежимо мало влияют на
погрешность в выходном давлении ЛррНз. Заметное влияние на эту величину оказывают лишь перегрузи на третьей ступени. Отметим также, что погрешности регулирования, помимо вынужденной составляющей, содержат составляющие собственных движений. Влияние последней на максимальное значение погрешности можно уменьшить за счет увеличения постоянной времени Тз 1, что достигается соответствующим увеличением объема цепи низкого давления третьего редуктора.
На рис. 3 представлен график Аррнз (?) для случая, когда перегрузка
действует на всех трех ступенях, а объем цепи низкого давления в третьей ступени удвоен. Запас устойчивости третьей ступени, рассматриваемой независимо от остальных фрагментов системы, в этом случае составляет около 10 дБ.
ЛРрнзО),
Па -1-----1------1------1------1-------1------
5001 I------------------1 I------------------1------------------І-------------------1_
а осе ом ооб оов оі 012
Рис. 3. Переходный процесс в системе приувеличенном объеме цепи низкого давления третьей ступени
Как видно из приведенного графика, собственная составляющая в погрешности АррНз (?) в этом варианте весьма мала и погрешность определяется лишь вынужденной составляющей. В условиях данного примера, когда величина А?уск достаточно продолжительна по отношению к быстродействию системы, максимальное значении вынужденной составляющей можно ориентировочно рассчитать по зависимости
Дррн30 = РоснЗ ' «38 1—3,' 3,2
1+ *31*32
Увеличить эту величину можно за счет уменьшения величины Косн3, что достигается соответствующей ориентацией редуктора третьей
ступени на транспортном средстве, а также за счет уменьшения коэффициента ^38, величина которого равна отношению массы подвижных частей к площади чувствительного элемента в третьем редукторе. Попытка повлиять на составляющие погрешности AppH3 при ударных перегрузках за счет
параметров первой и второй ступеней результатов не дала.
Список литературы
1. Саклаков Ю.П. Функционирование газового редуктора давления, корпус которого подвижен. Динамика и точность функционирования тепломеханических систем. Тула: ТулПИ, 1973. Вып. 4. С. 150-157.
2. Иванова А.С., Чекмазов В.И., Халатов Е.М. Анализ устойчивости трехступенчатой системы регулирования давления // Вестник ТулГУ. Сер. Системы управления. Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. Вып. 1. С. 105-113.
A.S. Ivanova, V.I. Chekmazov, E.M. Xalatov
ANALYSIS OF INFLUENCE OF MOVABLE BASE ON THE FUNCTIONING OF THE THREE-STAGE PRESSURE CONTROL SYSTEM.
The influence of mechanical overload on the error of pressure control in gas line, which has three levels of reduction is analyzed.
Key words: control pressure system, gas supply line, three-stage system, mechanical overload.
Получено 03.10.11
УДК 629.7.069.001.25:531.66
В.В. Тишков, канд. техн. наук, доц., 8-499-158-46-02, kaf7 01 [email protected],
В.В. Фирсанов, д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой, 8-499-158-45-55, [email protected] (Россия, Москва, МАИ)
ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКОГО СОСТОЯНИЯ РОБОТОТЕХНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ В АВАРИЙНОЙ СИТУАЦИИ
Излагаются модели расчета динамического состояния объектов авиационных робототехнических систем при внештатных ситуациях типа «динамическое контактное взаимодействие (продольный удар) объекта с твердой преградой». Обсуждаются три модели, которые могут применяться на этапах проектирования и для оценки последствий внештатных ситуаций.
Ключевые слова: продольный удар, стержень, сосредоточеннаясила, схемате-зированная диаграмма растяжения, линейное упрочнение, пластические деформации, нормальные напряжения, перемещения, оболочка вращения.
Современные робототехнические системы авиационного вооружения являются сложными техническими объектами, в жизненном цикле которых возможно возникновение внештатных ситуаций (ВШС), способных привести к авариям. И хотя существует комплекс регламентирующих документов, техногенные аварии и катастрофы последнего времени показы-
