|
С развитием автоматизации производственных процессов функции пневмоприводов и систем управления непрерывно усложняются, а вместе с тем и их конструкции становятся все более сложными, состоящими из большого числа разнообразных деталей, которые соединяются друг с другом самыми различными способами. Поэтому трудным является не только решение расчетных уравнений, но и процесс их составления.
В качестве примера приведем привод средней сложности, Сжатый воздух из магистрали через распределитель А подается в полость 1 рабочего цилиндра В и перемещает поршень. С целью экономии расхода воздуха отработанный воздух из полости направляют в исполнительные устройства включения С, D и Е через распределители А и Б. После того как в конце движения поршней замкнутся контакты, сжатый воздух из полостей и выходит в атмосферу через отверстия.
Динамика исполнительных устройств привода описывается четырьмя уравнениями движения поршней, восемью уравнениями для определения давления в полостях цилиндров и таким же числом уравнений, характеризующих температуру воздуха в этих полостях. Таким образом, для решения задачи анализа этого привода необходимо составить и увязать между собой 20 нелинейных дифференциальных уравнений. Математическое описание динамики таких и более сложных приводов является трудоемким и громоздким.
При современном высоком уровне электронной вычислительной техники нетрудно решить на ЭВМ систему нелинейных дифференциальных уравнений высоких порядков, что, конечно, не исключает трудностей при ьведении ограничений различного рода, начальных условий и т. д. Важным представляется вопрос формализации трудоемкого процесса вывода уравнений для каждого конкретного пневмопривода.
Современный пневмопривод, включающий исполнительные, управляющие и распределительные устройства, представляет собой сложную динамическую систему, которая разбивается на отдельные пневмоустройства, различные по своей структуре: поршневые, мембранные, одностороннего или двустороннего действия, с возвратными пружинами или без них и т. д.
Как показано в предыдущих главах, системы уравнений, которыми описывается каждое из этих типов устройств, отличаются друг от друга, Динамика типового одностороннего устройства опится системой из двух уравнений, динамика двустороннего при — системой из трех уравнений; динамика с перепускным от-Еопстием в поршне — системой из пяти уравнений и т. д. Таким зом разбиение сложного привода на отдельные типовые устроила при его расчете обусловливает использование разнообразных °гпов уравнений, что сужает возможности формализации процесса ставления расчетных уравнений всего привода в целом. Поэтому о Институте машиноведения применен другой подход к решению этой задачи.
Алгоритм разработан для класса таких приводов, детали которых в пневмоустройствах совершают только возвратно-поступательное движение. Такими деталями могут быть поршни, цилиндры, мембраны, сильфоны, гибкие шланги и т. д.
Так как в настоящее время еще мало изучены процессы движения газа по трубопроводу, то для описания динамики привода принята следующая модель. Процесс движения газа по трубопроводу рассматривается как процесс наполнения емкости постоянного объема, равной объему трубопровода, заполняемому через отверстие, площадь которого эквивалентна сопротивлению заменяемого участка трубопровода. Погрешности, которые возникают при этой замене, учитываются коэффициентом расхода. Аналогичная модель принята выше при расчете односторонних и двусторонних устройств. В уравнениях учтены внешние переменные силы как функции перемещения и скорости поршня, а также влияние утечек и теплообмен с окружающей средой.
|
