ГИДРОПРИВОД ПОСТОЯННОЙ СКОРОСТИ ВРАЩЕНИЯ
CONSTANT ROTATION SPEED HYDRAULIC ACTUATOR

Изобретение относится к области систем автоматического регулирования и может быть использовано в гидроприводах автономных систем электропитания различных потребителей, например, подвижных модулей электропитания буровых установок и комплексов военного назначения.
Известны гидроприводы постоянных оборотов [Патент США 3599537; патент на изобретение РФ №2200256], содержащие гидромотор, связанный валом с генератором, регулятор поддержания оборотов вала и источник гидропитания, а также устройство управления и контроля параметров. Недостатком этих гидроприводов является невысокая точность поддержания постоянных оборотов из-за несовершенства регуляторов поддержания оборотов вала.
Известен также гидропривод постоянных оборотов [Привод постоянной скорости изделия «Листва», Руководство по эксплуатации МВБС.2540.01-РЭ, 2007 г.], (принятый за прототип), предназначенный для поддержания постоянной скорости вращения генератора, являющегося источником электропитания изделия «Листва», размещенного на подвижном шасси. Этот гидропривод (фиг.1) содержит последовательно соединенные сумматор 1, усилитель 2, гидронасос 3, соединенный с ведущим валом приводного двигателя (не показан), гидромотор 4, механическую передачу 5, генератор 6, измеритель скорости вращения вала генератора 7 и функциональный преобразователь 8, второй вход которого соединен с формирователем опорного напряжения 9. Недостатком данного гидропривода является низкая точность поддержания заданной скорости вращения генератора в условиях изменения значений электрической нагрузки генератора, а также значительная амплитуда перерегулирования при выходе на режим поддержания заданной скорости вращения генератора.
Изобретение направлено на повышение точности поддержания скорости вращения вала генератора. Кроме того, в гидропривод вводится схема плавного пуска, исключающая перерегулирование и автоколебания при выходе на режим поддержания заданной скорости вращения генератора.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что в гидропривод постоянной скорости вращения, содержащий последовательно соединенные сумматор, усилитель, гидронасос, соединенный с ведущим валом приводного двигателя, гидромотор, механическую передачу, генератор, измеритель скорости вращения вала генератора и функциональный преобразователь, второй вход которого соединен с первым формирователем опорного напряжения, введены интегратор, схема плавного пуска, второй формирователь опорного напряжения, формирователь сигнала переключения и коммутатор, причем второй формирователь опорного напряжения соединен с первым входом сумматора через первый нормальноразомкнутый контакт коммутатора, схема плавного пуска соединена со вторым входом сумматора через нормальнозамкнутый контакт коммутатора, функциональный преобразователь через второй нормальноразомкнутый контакт коммутатора соединен с третьим входом сумматора и через интегратор с четвертым входом сумматора, кроме того, функциональный преобразователь через формирователь сигнала переключения соединен с управляющим входом коммутатора.
Материалы заявки поясняются фигурами, где представлены:
на фиг.1 - блок-схема гидропривода постоянной скорости вращения, принятого за прототип;
на фиг.2 - блок-схема предлагаемого гидропривода постоянной скорости вращения.
Предлагаемый гидропривод постоянной скорости вращения (фиг.2) содержит последовательно соединенные сумматор 1, усилитель 2, гидронасос 3, соединенный с ведущим валом приводного двигателя (не показан), гидромотор 4, механическую передачу 5, генератор 6, измеритель скорости вращения вала генератора 7 и функциональный преобразователь 8, второй вход которого соединен с первым формирователем напряжения 9, интегратор 10, схему плавного пуска 11, второй формирователь опорного напряжения 12, формирователь сигнала переключения 13 и коммутатор 14, причем второй формирователь опорного напряжения 12 соединен с первым входом сумматора 1 через первый нормальноразомкнутый контакт коммутатора 14, схема плавного пуска 11 соединена со вторым входом сумматора 1 через нормальнозамкнутый контакт коммутатора 14, функциональный преобразователь 8 через второй нормальноразомкнутый контакт коммутатора 14 соединен с третьим входом сумматора 1 и через интегратор 10 с четвертым входом сумматора 1, кроме того, функциональный преобразователь 8 через формирователь сигнала переключения 13 соединен с управляющим входом коммутатора 14.
Принцип действия заявляемого гидропривода заключается в том, что для исключения перерегулирования и появления автоколебаний при выходе гидропривода на режим поддержания заданной скорости вращения генератора 6 в гидропривод введена схема плавного пуска 11, которая после включения гидропривода в работу, подает через нормальнозамкнутый контакт коммутатора 14 на второй вход сумматора 1 плавно возрастающий входной сигнал. По этому сигналу начинает плавно разгоняться генератор 6. Сигнал, пропорциональный текущей скорости вращения генератора, поступает на первый вход функционального преобразователя 8 (в качестве которого может быть использован суммирующий усилитель). На второй вход функционального преобразователя 8 от первого формирователя опорного напряжения 9 поступает сигнал, определяющий заданную скорость вращения генератора 6. На выходе функционального преобразователя 8 формируется сигнал, пропорциональный разности между сигналами заданной и текущей скоростями вращения генератора 6 (сигнал ошибки поддержания скорости). Сигнал ошибки приближается к нулю при разгоне генератора 6 до заданной скорости и меняет свой знак в момент, когда скорость генератора 6 превысит заданную. Этот сигнал поступает на вход формирователя сигнала переключения 13. После смены знака сигнала ошибки на входе формирователя сигнала переключения 13 на его выходе появляется сигнал, поступающий на управляющий вход коммутатора 14. Этот сигнал не меняется во время всей дальнейшей работы гидропривода. Коммутатор 14 размыкает нормальнозамкнутый контакт и отключает от сумматора 1 схему плавного пуска 11. Одновременно коммутатор 14 замыкает первый и второй нормальноразомкнутые контакты, которые подключают выход второго формирователя опорного напряжения 12 к первому входу сумматора 1 и выход функционального преобразователя 8 к третьему входу сумматора 1. Это состояние поддерживается во время всей дальнейшей работы гидропривода. Сигнал на выходе второго формирователя опорного напряжения 12 соответствует заданной скорости вращения генератора 6. Сигнал на выходе функционального преобразователя 8 соответствует отклонению скорости вращения генератора 6 от заданной величины. Эти два сигнала обеспечивают поддержание заданной скорости вращения генератора 6 при изменении электрической нагрузки на генераторе 6. Для повышения точности поддержания скорости вращения генератора 6 используется интегратор 10, сигнал которого поступает на четвертый вход сумматора 1. Этот сигнал пропорционален интегралу ошибки между сигналами заданной и текущей скоростями вращения генератора 6, причем интегратор 10 подключается в схему гидропривода в момент, когда данная ошибка близка к нулю, тем самым исключается колебательность процесса с поддержанием минимальной ошибки заданной скорости.
В качестве формирователя сигнала переключения 13 может быть использован компаратор с положительной обратной связью, у которого сигнал на выходе меняет скачком свою полярность при переходе входного сигнала через ноль, причем это состояние сохраняется во время всей дальнейшей работы.
В качестве схемы плавного пуска 11 может быть использован интегратор постоянного напряжения, выходной сигнал которого начинает плавно возрастать после подачи питающего напряжения на него.
Предлагаемое техническое решение проверено макетированием и натурными испытаниями опытного образца гидропривода в составе изделия «Листва». Результаты проверок подтвердили заявленное повышение точности поддержания скорости вращения генератора. Кроме того, введенная в привод схема плавного пуска исключила перерегулирование и автоколебания при выходе на режим поддержания заданной скорости вращения генератора.