Разработка и исследование электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.04.13, кандидат наук Щербачев, Павел Владимирович

• Щербачев, Павел Владимирович
• кандидат наук
• 2017

Оглавление диссертации кандидат наук Щербачев, Павел Владимирович

Оглавление

Стр.

Введение

Глава 1. Разработка концепции электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней

1.1. Современные тенденции создания электрогидравлических приводов

1.2. Общие принципы построения электрогидравлических приводов с раздельным управлением группами поршней

1.3. Методы управления и режимы работы

1.4. Выводы по результатам главы 1

Глава 2. Разработка математической модели электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней

2.1. Общая математическая модель привода с кривошипно-ползунным механизмом преобразования движения и электрогидравлическими усилителями мощности

2.2. Особенности моделирования привода с раздельным управлением группами поршней

2.3. Идентификация параметров математической модели

2.4. Выводы по результатам главы 2

Глава 3. Разработка экспериментального комплекса для исследования электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней

Стр.

3.1. Макетный образец привода

3.2. Насосная станция

3.3. Система управления и сбора данных

3.4. Выводы по результатам главы 3

Глава 4. Разработка специальных алгоритмов управления

4.1. Алгоритм управления с коррекцией взаимного нагружения

4.2. Алгоритм управления, повышающий энергетическую эффективность

4.3. Выводы по результатам главы 4

Общие выводы и заключение

Список литературы

Приложение

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка и исследование электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней»

Введение

На современном уровне развития техники гидравлические приводы применяются для решения широкого круга задач. Наиболее типовые из них - это перемещение объектов с большими массами или моментами инерции в сочетании с позиционными и другими нагрузками. От привода может требоваться работа в различных режимах: движение с постоянной скоростью или с постоянным усилием (силой или моментом), слежение по положению или их комбинация. Примерами устройств с такими требованиями являются приводы радиолокационных систем слежения и наведения. Постоянно повышаются требования к таким характеристикам приводов, как точность, энергоэффективность, робастность к нагрузке. Адаптация к современным требования проводится разными путями. Меняются конструкции, появляются новые компоненты и материалы, совершенствуются средства и методы управления. Особо стоит отметить все повышающиеся требования к энергетической эффективности технических устройств, что отражено в указе Президента Российской Федерации №899 от 7 июля 2011 года «Об утверждении приоритетных направлений развития науки, технологий и техники в Российской Федерации и перечня критических технологий Российской Федерации».

Благодаря сочетанию новых компонентов и методов становится возможным создавать электрогидравлические приводы, одновременно удовлетворяющие таким взаимно противоречивым требованиям, как точное позиционирование выходного звена, непрерывное движение с высокой скоростью и повышенная энергоэффективность. Задача разработки таких приводов, а также методов управления ими несомненно является актуальной на сегодняшний день.

Целью данной работы является разработка концепции электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней, а также способов управления им в различных режимах работы.

В связи с поставленной целью возникают следующие научные задачи:

• Разработка концепции электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней.

• Разработка математической модели привода с раздельным управлением группами поршней. Определение минимально необходимой степени подробности модели для проведения исследований. Верификация модели.

• Разработка алгоритмов управления приводом в режимах слежения по углу поворота и скорости выходного звена, а также повышающих энергетическую эффективность.

• Создание экспериментального комплекса и подтверждение адекватности разработанных концепции, математической модели и алгоритмов управления.

Для решения поставленных задач на разных этапах используются следующие методы:

• Метод модифицированной функции Лагранжа из теории нелинейного программирования для решения задач условной минимизации.

• Метод Нелдера-Мида для проведения процедуры безусловной минимизации.

• Преобразование Фурье для разложения в ряд периодической функции.

• Методы теории сплайнов для создания параметризованных кривых.

• Классические методы численного решения систем дифференциальных уравнений.

• Программная реализация алгоритмов при помощи современного высокоуровневого языка программирования С++.

• Современные методы проведения эксперимента, а также записи и обработки экспериментальных данных при помощи ЭВМ.

Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения.

В первой главе рассмотрена концепция создания электрогидравлических приводов с раздельным управлением группами поршней. Для обоснования актуальности предлагаемой концепции представлен обзор современных решений в сфере разработки электрогидравлических приводов. Приводятся примеры научных

исследований и разработок таких известных фирм, как MOOG, Eaton, Bosch Rexroth и других. Показано, что на сегодняшний день широко известные приводы с дроссельным и объемным типами регулирования все чаще уступают место электрогидростатическими и приводами с дискретно-фазовым регулированием, основными преимуществами которых являются высокая энергоэффективность и гибкость управления.

Особенно отмечается, что доля отечественных разработок в рассматриваемом вопросе крайне мала. В ряде случаев отсутствуют даже русские аналоги англоязычных терминов, описывающих те или иные решения.

На основании приведенного обзора сделаны выводы об основных направлениях развития современных электрогидравлических приводов, определено место настоящей работы среди них, обоснована цель работы и ее актуальность.

Приведена общая структура привода, введено понятие «группа поршней». В общем виде описаны алгоритмы управления приводом в следующих режимах:

• режим двигателя с мягкой характеристикой;

• режим слежения по углу поворота вала;

• режим слежение по угловой скорости вращения вала.

Предложен способ расчета крутящего момента на выходном звене, создаваемого каждым из поршней в отдельности, когда известны давление в камере цилиндра и расположение поршня относительно механизма преобразования движения.

Третья глава посвящена разработке математической модели привода с раздельным управлением группами поршней. Представлена общая модель такого привода с кривошипно-ползунным механизмом преобразования движения и электрогидравлическими усилителями мощности в качестве распределяющих устройств. Отмечено, что при моделировании обязательным является учет следующих свойств агрегатов и узлов:

• нелинейные характеристики распределяющих устройств, среди которых перекрытия в золотниковых парах, гистерезис магнитной системы, несимметричность статической характеристики;

• люфты и упругость в сочленениях механизма привода.

Выявленные особенности приводят к возникновению взаимного нагружения

групп поршней.

Для готовой модели проведена процедура идентификации трудно измеряемых параметров. Предложен алгоритм поиска этих параметров на основе метода безусловной минимизации. Сделаны выводы об адекватности полученной модели.

В четвертой главе описан экспериментальный комплекс, созданный для исследования электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней. Рассмотрен макетный образец привода в составе комплекса, питающая насосная станция, система управления и сбора данных. С помощью разработанного комплекса получены экспериментальные данные о работе привода в режимах слежения по углу поворота и угловой скорости вращения, записаны процессы изменения давления в полостях цилиндров. Эти данные были использованы для проведения процедуры идентификации параметров и верификации математической модели.

Пятая глава посвящена разработке специальных алгоритмов управления. Предложен способ введения коррекции по разности давлений в полостях цилиндров, позволяющий минимизировать взаимное нагружение групп поршней. Для повышения точности слежения коррекция вводится только в моменты прохождения поршнями мертвых точек. Разработан алгоритм плавного перехода от слежения по углу поворота к коррекции.

Также в пятой главе предложен способ повышения энергетической эффективности привода за счет синтеза специального алгоритма управления. Принцип раздельного управления группами поршней использован для инициирования управляемого взаимного нагружения групп и снижения потребляемого приводом расхода. Для этого поставлена задача условной

оптимизации, в ходе решения которой минимизируется потребляемый приводом расход при сохранении равномерности скорости вращения выходного вала не хуже заданной. Варьируемыми параметрами при решении оптимизационной задачи являются коэффициенты, задающие форму сигнала управления при помощи преобразования Фурье. Предложенный алгоритм применен для синтеза сигнала управления в одном из режимов работы и продемонстрировано повышение энергетической эффективности.

В заключении представлены основные результаты работы. По результатам сделаны соответствующие выводы. Сформулированы научная новизна и практическая значимость работы.

Глава 1. Разработка концепции электрогидравлического привода с раздельным управлением группами поршней

1.1. Современные тенденции создания электрогидравлических приводов

В последние годы, благодаря успешному внедрению новых материалов и технологий, набирают популярность приводы с регулированием посредством изменения скорости вращения вала насоса. В современной терминологии такие приводы называют электрогидростатическими. Существует большое количество работ, посвященных созданию структуры и моделированию работы такого привода [1], [2], разработке алгоритмов управления [3], [4], [5], а также осуществляющих комплексный подход к проблеме [6], [7], [8]. Особого внимания заслуживают результаты совместных работ всемирно известной компании МООО с партнерами из разных стран. В работе [9], проведенной компанией МООО совместно с Дрезденским университетом рассказывается об опыте установки электрогидростатического привода на пресс глубокой вытяжки [9]. В статье дано сравнение приводов разного типа: электромеханического, электрогидравлического и электрогидростатического. Результаты сравнения показаны на Рисунке 1.1.

СотрагБоп о/З АсЛиагКои ТесЬпЫодтв £1ес1 го-МееЬапкэ1 АЛиа^оп (€М)

Роя-ег СОПУСП юл 1 И«'««

■ ■

| Бе но О»!»» | &ег»оМо1ог | | МесИ*Ыс*1 С«4гЬвя Росагу са Ыпеаг

Мат А<1чама{>е5апй 015ас1уапса£е& ЕМ ЕН ЕНЛ

и ш И

Епу^олтм! »1 С1млЛлем и и

1о«у N01%« Епинкт и Е и

и И 0

МоВоскИ-> ® И И

Минуем

Су1|ги5«п

Е1вс1го-Нудг«*э*1С Ас*иа*юп {ЕНА)

Рисунок 1.1. Сравнение приводов разных типов по данным компании МООО.

По сравнению с обычным электрогидравлическим приводом с дроссельным регулированием электрогидростатический показал снижение количества потребляемой из сети насосной установкой электрической энергии на 29%.

Исследования, посвященные электрогидростатическим приводам проводятся и в нашей стране. В 2013-2014 годах в МГТУ им. Н.Э. Баумана проводилась работа по созданию такого привода, основные результаты которой представлены в работах [10], [11], [12]. Авторы показывают, что электрогидростатический привод является хорошей альтернативой приводу с дроссельным регулированием при использовании его в качестве привода звеньев манипуляторов. Также была показана его высокая энергоэффективность.

Наряду с достоинствами, приводы с управлением за счет регулирования скорости вращения вала электродвигателя имеют и некоторые недостатки. В работе [13] показано, что следящая система с электрогидростатическим приводом может иметь колебания при работе на малых рассогласованиях. Также им свойственна невысокая динамическая жесткость.

Решением этих проблем может является привод с комбинированным управлением, описанный в работе А.М. Селиванова [14]. Суть предложенной им идеи состоит в том, что скорость вращения вала насоса не опускается ниже некоторой установленной величины, и при малых рассогласованиях используется обычное дроссельное регулирование. При этом энергоэффективность сохраняется на достаточно высоком уровне, а точность слежения повышается.

Применение новейших разработок электротехнической отрасли в области гидравлики не ограничивается использованием современных серводвигателей. Использование новых материалов сделало возможным создание новых быстродействующих дискретных клапанов. Например, такие клапаны описывают в работе Н.П. Селла, Д.Н. Джонсона и др. из университета Бат в Великобритании [15]. Такие клапаны стали использовать в системах распределения многопоршневых гидродвигателей и насосов, основав, тем самым, новый метод управления гидромашинами и гидроприводами в целом. В англоязычной литературе этот метод получил название "digital displacement" [16]. По своей сути он представляет собой

фазовое регулирование подачи объемной гидромашины. Новшество относительно известных ранее вариантов реализации фазового регулирования состоит в том, что каждая рабочая камера гидромашины оснащается двумя дискретными клапанами с электроуправлением, осуществляющими ее подключение к линиям высокого и низкого давлений по некоторому алгоритму. Этот алгоритм специально разрабатывается в каждом конкретном случае с учетом режима работы гидромашины и требований к ее характеристикам. В виду отсутствия в имеющейся русскоязычной литературе описания и даже названия такого метода, назовем его дискретно-фазовым регулированием рабочего объема гидромашины.

В настоящее время метод дискретно-фазового регулирования активно исследуется, ведутся работы по созданию специально адаптированных гидромашин и алгоритмов управления [17], [18], [19]. В работе [20], проведенной исследователями из Инновационного центра корпорации Eaton, излагается опыт применения этого метода для управления героторным гидродвигателем. В этой работе метод назван «многоуровневым управлением героторной гидромашиной». Как показано на Рисунке 1.1.2 каждая рабочая камера гидромотора оснащена трехлинейным дискретным клапаном с электроуправленим, осуществляющим ее коммутацию либо с линией высокого давления, либо с линией низкого давления.

Рисунок 1.2. Гидравлическая схема многоуровневого управления героторным

гидромотором.

На валу гидромотора установлен датчик угла поворота, информация с которого поступает в электронный блок управления. В электронном блоке управления формируется сигналы, подаваемые на электромагниты клапанов. Структурная схема такой системы показана на Рисунке 1.1.3.

Рисунок 1.3. Структурная схема системы. Авторы моделировали работу привода в режиме слежения по угловой скорости вращения. Результаты моделирования показаны на Рисунке 1.1.4.

Рисунок 1.4. Работа героторного гидродвигателя с системой многоуровневого

управления в режиме слежения по угловой скорости. Предложенная схема позволяет достичь большой гибкости в плане управления гидродвигателем. Одновременно с этим возникает проблема неоднозначного соответствия состояния клапанов и развиваемого двигателем момента. Для решения

этой задачи авторы предлагают разрабатывать специальные оптимизационные алгоритмы. Другой проблемой является значительный «шум» момента на валу гидродвигателя.

Проблемы синтеза алгоритмов, а так же повышения плавности работы приводов с дискретно-фазовым регулированием частично решены в работе [21] коллективом авторов Мэтью Снеготски, Маркуса Готфрида и Уве Кинглауфа из корпорации Bosch Rexroth AG и Дармштадтского технического университета. Для рассмотрения они выбрали привод, схема которого показана на Рисунке 1.1.5.

Рисунок 1.5. Схема гидропривода с дискретно-фазовым регулированием с несколькими группами поршней. 1 - гидропневмоаккумулятор; 2- линия высокого давления; 3 - линия низкого давления; 4 - клапан низкого давления; 5 - клапан высокого давления; 6 - обратный клапан; 7 - поршень; 8 - рабочая жидкость; 9 -

цилиндр; 10 - бак.

Принципиальное отличие этого привода от рассмотренного ранее состоит в наличии нескольких групп поршней. Каждая группа повернута на некоторый угол

относительно предыдущей. Угол поворота вычисляется исходя из общего числа групп. Такая схема существенно повышает плавность работы привода.

Для синтеза алгоритма управления авторы статьи предлагают использовать методы целочисленного квадратичного программирования, в частности алгоритм управления с прогнозирующими моделями. Такой подход позволяет отдавать приоритет при работе привода либо более плавной работе, либо снижению числа переключений клапанов.

Рисунок 1.6. Результаты работы различных алгоритмов.

На Рисунке 1.1.6 приведены результаты расчетов для случая, когда привод переходит из одной установившейся скорости вращения в другую. Левая колонка графиков соответствует более плавной работе, правая - минимуму количества срабатываний клапанов. Верхние графики показывают состояния клапанов, средние - момент от каждого из поршней, нижние - суммарный момент.

Вопросам гидроприводов с дискретно-фазовым регулированием и тесно связанным с ним вопросам «цифровой гидравлики» посвящено много работ профессора Матти Линьяма из Технического университета Тампере в Финляндии [22], [23], . Среди прочих стоит отметить наиболее интересные [16], [24], в которых подробно рассматриваются все стадии разработки таких систем, проводится их сравнение с гидроприводами с объемным регулированием. Автор рассматривает вопросы применения быстродействующих дискретных клапанов не только для

управления рабочими камерами насосов и гидромоторов, но и для любых других исполнительных гидродвигателей, например, гидроцилиндров.

В работе [16] профессор Линьяма также касается вопросов энергоэффективности гидравлических приводов. Он предлагает при ее оценке уйти от коэффициента полезного действия. Обосновывает он это несколькими доводами. Во-первых, оценка по КПД мало информативна, если привод срабатывает не часто или его установленная мощность невелика. Во-вторых нагрузка на исполнительный двигатель не всегда бывает препятствующей, и учет помогающей нагрузки крайне важен. В-третьих, понятие КПД неприменимо в случае обратного (без нагрузки) хода исполнительного двигателя. Таким образом, автор делает вывод, что наиболее правильным показателем энергоэффективности будет величина потерь энергии, вычисляемая как интеграл по времени от мощности потерь за полный рабочий цикл. Принимая во внимание, что подведенная к гидравлическому приводу энергия может быть вычислена как интеграл по времени от мощности на валу насоса, а также учитывая наличие аккумуляторов в гидросистеме, можно представить выражение для потерь энергии в следующем виде:

^потерь ^подв ^' ^' ^дв^

¿=1 ¿=1

где £потерь - потери энергии;

£подв - подведенная энергия;

A£aKi - изменение энергии в i-ом аккумуляторе;

Лдв. - работа, совершенная i-ым гидродвигателем;

NaK - суммарное число аккумуляторов;

^дв - суммарное число гидродвигателей.

Активное промышленное внедрение приводов с дискретно-фазовым регулированием проводит британская компания Artemis Intelligent Power из группы компаний Mitsubishi Heavy Industries [25], [26], [27], [28]. Свои разработки компания использует в трансмиссиях ветрогенераторов [19], также выпущены опытные образцы легкового автомобиля и автобуса с такими приводами [29].

Разработанные ими насос и гидромотор для ветрогенератора показаны на Рисунках 1.1.7 и 1.1.8 соответственно.

Рисунок 1.7. Многопоршневой насос с дискретно-фазовым регулированием.

Рисунок 1.8. Многопоршневой гидродвигатель с дискретно-фазовым

регулированием.

В составе насоса имеется 62 цилиндра, каждый из которых управляется своей парой клапанов. По кинематической схеме такой насос можно отнести к радиально-поршневым машинам многократного действия с внутренним кулачком.

Гидромотор представляет собой несколько эксцентриковых радильно -поршневых гидромоторов, соединенных на одном валу. Каждый из цилиндров управляется парой дискретных клапанов.

По данным Artemis Intelligent Power энергоэффективность разрабатываемых ими приводов существенно превосходит энергоэффективность приводов с обычными регулируемыми насосами и гидромоторами. В качестве примера можно привести разработанную для ветрогенератора гидравлическую трансмиссию с максимальным кпд передачи от вала винта к валу генератора порядка 93,5%. Также ими была создана гидротрансмиссия для ветрогенератора мощностью 7 Мвт. На Рисунке 1.1.9 приведено сравнение коэффициентов полезного действия и потерь энергии для разработанного компанией Artemis Intelligent Power насоса E-dyn 96 [30] и аксиально-поршневого насоса с наклонным диском с рабочим объемом 70 см3. Сравнение проведено для двух частот вращения.

Рисунок 1.9. Сравнение гидромашины E-dyn 96 с дискретно-фазовым регулированием и регулируемой аксиально-поршневой гидромашины с наклонным

диском.

Все рассмотренные приводы с дискретно-фазовым регулированием обладают высокой энергоэффективностью. Однако им присущи и определенные недостатки.

Отсутствуют данные о надежности приводов с рассматриваемым типом регулирования. Каждая входящая в состав привода гидромашина оснащена большим количеством управляемых клапанов. Число срабатываний клапанов в единицу времени зависит от алгоритма управления, но в любом случае остается весьма большим.

Также нет информации об успешном применении таких приводов в режиме слежения по положению. Для его реализации потребуется очень большое число рабочих камер в гидромашине, иначе ряд достижимых положений может быть сильно дискретизирован. Отсюда же следуют трудности создания приводов с широким диапазоном скоростей. В частности, если речь идет о приводах вращательного движения, при работе на малых скоростях возникнут проблемы, связанные с конечным числом рабочих камер в гидромашине и с дискретностью регулирования.

Вопрос диапазона достижимых скоростей вращения гидравлических приводов следует рассмотреть отдельно. Верхняя граница диапазона для большинства приводов определяется следующими общими критериями:

• ограничение скорости движения элементов конструкции, участвующих в парах трения, включая узлы уплотнений и подшипников;

• ограничения скорости движения жидкости в каналах.

Нижний предел угловой скорости, характеризующийся высокой неравномерностью вращения, вплоть до остановки вала, зависит от конструкции исполнительного механизма, характера внешних нагрузок и многих других факторов. В различных литературных источниках указывают следующие значения нижнего предела скоростей вращения выходного вала: 8.. .16 об/мин для гидродвигателей с малым крутящим моментом (3.20 Н*м) и 2.3 об/мин для двигателей с большим крутящим моментом (более 100 Н*м) [31]; 3 об/мин для радиально-поршневых гидромоторов многократного действия [32]; гидромоторы бесшатунного типа работают достаточно плавно при весьма малых числах оборотов до 1 об/мин [33].

Причинами неравномерности вращения выходного вала гидромотора при малых скоростях являются возрастающая относительная доля утечек в расходе, пропускаемом через гидравлическую машину, и нелинейный характер сухого трения как в самом гидромоторе, так и в нагрузке [34].

Приведенные выше данные хорошо согласуются с современным состоянием вопроса. В Таблице 1 приведены параметры аксиально-поршневых (АП) и радиально-поршневых (РП) гидродвигателей, выпускаемых на сегодняшний день компаниями Bosch Rexroth и Dusterloh Fluidtechnik [35], [36].

Таблица 1.

Название Тип Производитель пшт, об/мин пшах, об/мин пшах/пшт Nmax, кВт

АЕ10 АП НД В^ейоИ Е1ш&есЬшк 10 3000 300 9

АЕ40 АП НД В^ейоИ Е1ш&есЬшк 3 2000 667 19

КМ11 РП ВиБ1ег1оЬ Е1ш&есЬшк 10 3600 360 12

КМ110 РП ВиБ1ег1оЬ Е1ш&есЬшк 5 750 150 21

ЯМ80К РП ВиБ1ег1оЬ Е1ш&есЬшк 5 800 160 40

ЯМ5000Х РП ВиБ1ег1оЬ Е1ш&есЬшк 2 150 75 500

ЯМНР90 РП (высокоточный) ВиБ1ег1оЬ Е1ш&есЬшк 1 900 900 10

АЕНР40 АП кулачковый (высокоточный) ВиБ1ег1оЬ Е1ш&есЬшк 1 2000 2000 21

МСЯ3 РП БОБСИ ЯехгоШ 0.5 670 1340 80

МСЯ5 РП БОБСИ ЯехгоШ 0.5 475 950 135

МСЯ10 РП БОБСИ ЯехгоШ 0.5 215 430 126

Как видно из Таблицы 1, наибольшим диапазоном угловых скоростей обладает гидромотор АЕНР40 компании В^ейоИ БМ&есЬтк, являющийся уникальной в своем роде гидромашиной со специальной системой распределения и с особыми конструкторскими решениями в области узлов трения.

Среди отечественных работ, посвященных созданию новых гидравлических приводов и методов управления ими можно отметить несколько работ С.Л.

Самсоновича, посвященных приводам на основе волновых исполнительных механизмов с гидравлическим волнообразователем [37], К.Л. Навроцкого, посвященных шаговым гидравлическим приводам [38] и патент автора Л.П. Руссина [39] «Двигатель объемного вытеснения».

На Рисунке 1.1.10 показана схема двигателя из указанного патента [39].

Рисунок 1.10. Двигатель объемного вытеснения Руссина.

Шток 16 цилиндра 1 приводит в движение вал 6 посредством кривошипно -ползунного механизма 5. Рабочая среда (сжатый воздух или жидкость) поступает в полости цилиндра по трубопроводу 3 через распределяющее устройство 7. Управление распределяющим устройством осуществляется при помощи электронной системы управления 8, 17, 19, 20 с учетом показаний датчика положения 15. Для достижения устойчивого вращения без остановок в мертвой точке, автор предлагает использовать два исполнительных цилиндра, штоки которых движутся со смещением

фазы 90° градусов друг относительно друга. Был разработан прототип такого привода, работающий на сжатом воздухе. Данные по достижимому диапазону скоростей, работе в следящих режимах и энергоэффективности этого привода отсутствуют.

Все рассмотренные выше гидравлические приводы имеют некоторые преимущества перед широко известными приводами с дроссельным и с машинным регулированием, выражающиеся либо в более высокой энергоэффективности, либо в большей универсальности применения. Однако, и они не всегда могут удовлетворить все требования, предъявляемые к гидравлическим приводам, особенно работающим в составе следящих систем.

1.2. Общие принципы построения электрогидравлических приводов с раздельным управлением группами поршней

Электрогидравлический привод с раздельным управлением группами поршней представляет собой несколько гидравлических цилиндров, выполненных раздельными агрегатами, либо конструктивно объединенных в блок цилиндров, штоки которых согласованно взаимодействуют с механизмом преобразования движения. Согласованная работа гидроцилиндров осуществляется при помощи специальных распределяющих устройств. Распределяющими устройствами управляет специальный электронный блок, получающий в качестве входных сигналов определенные задания и данные о текущем положении выходного звена привода. Обобщенная структурная схема привода показана на Рисунке 1.1.11.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Щербачев, Павел Владимирович, 2017 год

Список литературы

1. Habibi S., Goldenberg A. Design of a New High-Performance ElectroHydraulic Actuator // IEEE/ASME TRANSACTIONS ON MECHATRONICS, No. 2, Июнь 2000. pp. 158-164.

2. Kang R., Mare J.C., Jiao Z. 7th JFPS International Symposium on Fluid Power // Nonlinear modeling and control design of electro-hydrostatic actuator. Toyama. 2008. pp. 665-670.

3. Lee J.M., Park S.H., Kim J.S. Design and Experimental Evaluation of a Robust Position Controller for an Electrohydrostatic Actuator Using Adaptive Antiwindup Sliding Mode Scheme // The Scientific World Journal, Июнь 2013. pp. 1-16.

4. Zheng J.M., Zhao S.D., Wei S.G. Fuzzy iterative learning control of electro-hydraulic servo system for SRM direct-drive volume control hydraulic press // Journal of Central South University of Technology, Vol. 17, No. 2, Апрель 2010. pp. 316-322.

5. Филатов Д.М. Исследование и разработка системы управления автономным электрогидравлическим приводом: автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.09.03 Электротехнические комплексы и системы. Санкт-Петербург. 2013. 18 с.

6. Kang R., Jiao Z., Wang S., Chen L. Design and Simulation of Electro-hydrostatic Actuator with a Built-in Power Regulator // Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 22, No. 6, Декабрь 2009. pp. 700-706.

7. Zhang Y., Fu Y., Zhou W. 11th International Conference Control, Automation, Robotics and Vision // Optimal Control for EHA-VPVM System Based on Feedback Linearization Theory. Singapore. 2010. pp. 744-749.

8. Хомутов В.С. Улучшение статических и динамических характеристик электрогидростатического привода в области малых сигналов управления:

автореф. дис.. канд. техн. наук: 05.02.02 Машиноведение, системы приводов и детали машин. Москва. 2009. 32 с.

9. Helbig A. Electro-Hydrostatic Actuation Proves Itself in Next-Generation Machines // Moog Industrial Newsletter. Май 2015. No. 36. pp. 1-8.

10. Щербачев П.В., Тарасов О.И. Разработка системы управления индукторным электродвигателем в следящем приводе на основе регулируемой гидрообъемной передачи // Наука и образование - 2014 -№12. URL: http://technomag.bmstu.ru/doc/744130.html (дата обращения: 27.11.2016).

11. Щербачев П.В., Тарасов О.И., Семенов С.Е. Энергоэффективность электрогидравлического привода в динамическом режиме // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6. URL: http://www.science-education.ru/ru/article/view?id=16374 (дата обращения: 15.12.2016).

12. Щербачев П.В., Тарасов О.И. Сравнительная характеристика малогабаритных гидравлической и механической передач // Современные проблемы науки и образования. - 2014. - № 6. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=16352 (дата обращения: 15.12.2016).

13. Литвинов И.Е., Тарасов О.И., Щербачев П.В. Особенности математического моделирования электрогидростатического привода // Инженерный вестник - 2015 -№11. URL: http://engsi.ru/doc/821936.html (дата обращения: 12.12.2016).

14. Селиванов А.М. Автономный электрогидравлический рулевой привод с комбинированным регулированием скорости выходного звена // Вестник МАИ. 2010. Т. 17. № 3. С. 37-41.

15. Sell N., Johnston N., Kudzma S. The 13th Scandinavian International Conference on Fluid Power // Control of a fast switching valve for digital hydraulics. Linkoping. 2013. pp. 497-503.

16. Linjama M., Huhtala K. The Third Workshop on Digital Fluid Power // DIGITAL HYDRAULIC POWER MANAGEMENT SYSTEM - TOWARDS LOSSLESS HYDRAULICS. Tampere. 2010. pp. 5-22.

17. Breidi F., Helmus T., Lumkes J. Fluid Power Innovation and Research Conference (FPIRC15) // High Efficiency Digital Pump/Motor. Chicago. 2015. pp. 23-26.

18. Merril K., Breidi F. ASME/BATH Symposium on Fluid Power and Motion Control // Simulation Based Design and Optimization of Digital Pump/Motors. Sarasota. 2013. pp. 122-130.

19. Rampen W. Publications - Artemis IP // Artemis IP. 2006. URL: http:// www.artemisip.com/wp-content/uploads/2016/03/2006-11 -Gearless-Transmissions-Bremen.pdf (дата обращения: 16.Декабрь.2016).

20. Armstrong B., Qinghui Y. American Control Conference // Multi-Level control of Hydraulic Gerotor Motors and Pumps. Minneapolis. 2006. pp. 46194626.

21. Sniegucki M., Gottfried M., Klingauf U. 9th IFAC Symposium on Nonlinear Control Systems // Optimal Control of Digital Hydraulic Drives using Mixed-Integer Quadratic Programming. Toulouse. 2013. pp. 827-832.

22. Linjama M. 12th Scandinavian International Conference on Fluid Power // Digital fluid power - state of the art. Tampere. 2011. pp. 331-354.

23. Linjama M., Huhtala K. 11th Scandinavian International Conference on Fluid Power // Dagatal pump-motor with independent outlets. Linkoping. 2009. P. 16.

24. Linjama M., Vilenius M. 6th JFPS International Symposium on Fluid Power // ENERGY-EFFICIENT MOTION CONTROL OF A DIGITAL HYDRAULIC JOINT ACTUATOR. Tsukuba. 2005. pp. 640-645.

25. Taylor J., Rampen W., Robertson A., Caldwell N. JSAE Annual Congress // Digital displacement hydraylic hybrids. Parallel hybrid drives for commercial vehicles. Yokohama. 2011. pp. 12-16.

26. Umaya M., Noguchi T., Uchida M., Shibata M., Kawai Y., Notomi R. Wind Power Generation - Development status of Offshore Wind Turbines // Mitsubishi Heavy Industries, Vol. 50, No. 3, Сентябрь 2013. pp. 29-35.

27. Sasaki M., Yuge A., Hayashi T., Nishino H., Uchida M., Noguchi T. The 9th International Fluid Power Conference // Large Capacity Hydrostatic Transmission eith Variable Displacement. Aachen. 2014. pp. 25-35.

28. Wadsley L. 52nd National Conference on Fluid Power // Optimal System Solutions Enabled by Digital Pumps. Las Vegas. 2011. pp. 34-39.

29. Taylor J., Rampen W., Abrahams D., Latham A. Publications - Artemis IP // Artemis IP. 2015. URL: http://www.artemisip.com/wp-content/uploads/2016/ 03/2015-Taylor-et-al-Demo-of-DD-Hyd-Hybrid-Bus.pdf (дата обращения: 16.Декабрь.2016).

30. Artemis Intelligent Power. Downloads - Artemis IP // www.artemisip.com. 2016. URL: http://www.artemisip.com/wp-content/uploads/2016/03/Industrial-pump-leaflet-2015-04-03.pdf (дата обращения: 16.Декабрь.2016).

31. Докукин А.В., Рогов А.Я., Фейфец Л.С. Радиально-поршневые гидромоторы многократного действия. Москва: Издательство «Машиностроение», 1980. 288 с.

32. Башта Т.М. Машиностроительная гидравлика. Москва: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1963. 672 с.

33. Эрнст В. Гидропривод и его промышленное применение. Москва: Издательство «Машиностроение», 1963. 492 с.

34. Прокофьев В.Н., Данилов Ю.А., Кондаков Л.А. Аксиально-поршневой регулируемый гидропривод. Москва: Издательство «Машиностроение», 1969. 496 с.

35. Düsterloh Fluidtechnik GmbH. düsterloh-en: High-precision motors // düsterloh-en. 2016. URL: http://www.duesterloh.de/doku/hydro/katalog/ hm1_018e.pdf (дата обращения: 17.Декабрь.2016).

36. Bosch Rexroth. Radial Piston Motors - Bosch Rexroth USA // Bosch Rexroth. The Drive & Control Company. 2016. URL: https://dc-us.resource.bosch.com/ media/us/products_13/product_groups_1/mobile_hydraulics_4/pdfs_6/ re15198_2013-12.pdf (дата обращения: 17.Декабрь.2016).

37. Геращенко А.Н., Самсонович С.Л. Пневматические, гидравлические и электрические приводы летательных аппаратов на основе волновых исполнительных механизмов. Москва: Издательство «Машиностроение», 2006. 392 с.

38. Навроцкий К.Л. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов: Учебник для студентов вузов по специальности «Гидравлические машины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика». Москва: Издательство «Машиностроение», 1991. 384 с.

39. Руссин Л.П. Двигатель объемного вытеснения руссина, Изобретение 753210, Сентябрь 20, 1995.

40. Канатников А.Н., Крищенко А.П. Линейная алгебра: учебник для втузов. 5-е-е изд. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2015. 335 с.

41. Фомичев В.М. Проектирование электрогидравлических усилителей мощности следящих приводов: учебное пособие. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 44 с.

42. Семенов С.Е. Электромеханические преобразователи электрогидравлических следящих приводов: учебное пособие по курсу «Электроавтоматика». Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 1998. 35 pp.

43. Семенов С.Е. Аналоговое устройство управления электрогидравлическим следящим приводом на основе операционных

усилителей: учебное пособие. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2008. 31 с.

44. Kulakov D.B., Semenov S.E., Kulakov B.B., Shcherbachev P.V., Tarasov O.I. Proceedings of the 2nd International Conference on Dynamics and Vibroacoustics of Machines (DVM2014) // Hydraulic bipedal robots locomotion mathematical modeling. Samara. 2014. Vol. 106. pp. 62-70.

45. Фомичев В.М. Проектирование цилиндрических золотниковых распределителей следящих электрогидравлических приводов: учебное пособие. Москва: Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2009. 23 с.

46. Звягинцев С.С., Адельшин Д.Р. Опыт создания лабораторного стенда для исследования рабочего процесса поршневого насоса // Молодежный научно-технический вестник - 2015 - №10. 2015. URL: http://sntbul.bmstu.ru/ doc/813594.html (дата обращения: 16.11.2016).

47. Friction in hydraulic cylinders [Электронный ресурс] // www.mathworks.com: [сайт]. [2016]. URL: https://www.mathworks.com/help/ physmod/hydro/ref/

cylinderfriction.html?searchHighlight=friction&s_tid=doc_srchtitle (дата обращения: 20.декабрь.2016).

48. Андреев М.А. Способ регулирования пневмогидравлической подвески многоосного транспортного средства с изменяемой упругой характеристикой: дис.. канд. техн. наук: 05.05.03 Колесные и гусеничные машины, 05.04.13 Гидравлические машины и гидропневмоагрегаты. Москва. 2014. 175 с.

49. Решетников Е.М., Саблин Ю.А., Григорьев В.Е., Мрочковский Н.Н., Сосульников Г.Б. Электромеханические преобразователи гидравлических и газовых приводов. Москва: «Машиностроение», 1982. 144 с.

50. Ikhouane F., Rodellar J. System with Hysteresis. Analysis, Identification and Control using the Bouc-Wen Model. Chichester: John Wiley & Sons, 2007. 222 pp.

51. Mayergoyz I. Mathematical models of hysteresis and their applications. 2nd ed. New York: ELSEVIER SCIENCE Inc., 2003. 472 pp.

52. Красносельский М.А., Покровский А.В. Системы с гистерезисом. Москва: Главная редакция физико-математической литературы издательства «Наука», 1983. 272 с.

53. Nordin M., Galic J., Gutman P.O. New models for backlash and gear play // Intarnational journal of adaptive control and signal processing, Vol. 11, 1997. pp. 49-63.

54. Коновалов В.И. Идентификация и диагностика систем: учебное пособие по специальности 220201.65 «Управление и информатика в технических системах». Томск: Издательство Томского политехнического университета, 2010. 155 с.

55. Никульчев Е.В. Идентификация динамических систем на основе симметрий реконструированых аттракторов. Москва: Издательство МГУП, 2010. 100 с.

56. Райбман Н.С. Что такое идентификация? Москва: Издательство «Наука», 1970. 118 с.

57. Арцимович Г.В. Идентификация моделей гидравлики. Новосибирск: Издательство Наука Сибирское отделение, 1980. 160 с.

58. СКБ ИС Каталог продукции [Электронный ресурс] // СКБ ИС -Производитель датчиков перемещения (энкодеров): [сайт]. [2016]. URL: http://www.skbis.ru/index.php?p=3&c=5&d=39 (дата обращения: 10.Декабрь.2016).

59. Ковальчук А.К., Кулаков Д.Б., Семенов С.Е. Принципы построения программного обеспечения системы управления антропоморфным

шагающим роботом // Автоматизация и современные технологии, № 2, 2007. С. 10-15.

60. Ebrahimirad H., Yazdanpanah M. Second International Conferense Wired/Wireless Internet Communications // Sliding Mode Congestion Control in Differentiated Service Communication Networks. Frankfurt. 2004. pp. 101-108.

61. Lazzarini V., Yi S., Ffitch J., Heintz J., Brandtsegg O., McCurdy I. Csound: A Sound and Music Computing System. Springer International Publishing, 2016. 515 pp.

62. Аксененкова И.М., Малыгина О.А., Чекалкин Н.С., Шухов А.Г. Ряды. Интеграл Фурье и преобразование Фурье. Приложения. Москва: Издательство «Едиториал УРСС», 2009. 208 с.

63. Рогозинский В.В., Харди Г.Г. Ряды Фурье. Москва: Издательство «ЛИБРОКОМ», 2009. 152 с.

64. Привалов И.И. Ряды Фурье. Москва: Издательство «ЛИБРОКОМ», 2016. 168 с.

65. Радзишевский А.Ю. Основы аналогового и цифрового звука. Москва: Издательский дом «Вильямс», 2006. 288 с.

66. Труханов К.А. Синтез гидропривода с дискретно управляемым движением выходного звена : дис. ктн : 05. 04. 13. Москва. 2013. 165 с.

67. Карманов В.Г. Математическое программирование. Москва: Издательство ФИЗМАТЛИТ, 2008. 264 с.

68. Жадан В.Г. Методы оптимизации: учебное пособие для студентов вузов по направлению подготовки «Прикладные математичка и физика». Москва: МФТИ, 2014. 87 с.

69. Рыжиков Ю.И. Вычислительные методы. Санкт-Петербург: Издательство «БХВ-Петербург», 2007. 400 с.

70. Метод Нелдера-Мида [Электронный ресурс] // Профессиональный информационно-аналитический ресурс, посвященный машинному

обучению, распознаванию образов и интеллектуальному анализу данных.: [сайт]. URL: http://www.machinelearning.ru/wiki/

^ех^р?ййе=Метод_Нелдера-Мида (дата обращения: 17.Декабрь.2016).

71. Квасов Б.И. Методы изогеометрической аппроксимации сплайнами. Москва: ФИЗМАТЛИТ, 2006. 360 с.

72. Щербачев П.В., Тарасов О.И., Петров А.И., Семенов С.Е., Ломакин В.О. Создание параметризованных 3D-моделей проточной части центробежных насосов // Наука и образование - 2012 -№4. 2012. URL: http:// technomag.bmstu.ru/doc/354657.html (дата обращения: 10.11.2016).

73. Щербачев П.В., Артемов А.В., Тарасов О.И. Применение B-сплайнов для построения бокового полуспирального подвода насоса // Инженерный вестник -2012-№12. 2014. URL: http://engsi.ru/doc/742584.html (дата обращения: 14.12.2016).

74. Ломакин В.О. Разработка метода оптимального проектирования отводящего устройства нефтяного магистрального насоса : дисс.. канд. техн. наук: 05.04.13. Санкт-Петербург. 2012. 172 с.

75. Щербачев П.В., Тарасов О.И., Рябинин М.В. Синтез оптимального закона движения выходного звена электрогидравлического привода // Справочник. Инженерный журнал, № 5, 2016. С. 49-53.

76. Prautzsch H., Boehm W., Paluszny M. Bezier and B-Spline Techniques. Berlin: Springer-Verlag, 2002. 303 pp.

77. Hollig K. Approximation and Modeling with B-splines. Stuttgart: Society for Industrial and Applied Mathematics, 2013. 125 pp.

78. Нейман Л.Р., Демирчян К.С., Коровкин Н.В., Чечурин В.Л. Теоретические сновы электротехники. Т. 1. Санкт-Петербург: Питер, 2003. 576 с.

79. Новиков Ю.Н. Электротехника и электроника. Теория цепей и сигналов, методы анализа. Санкт-Петербург: Издательство «Питер», 2005. 384 с.