Динамічний аналіз позиційних пневмоагрегатів

Abstract

Розглянуто аналіз динаміки позиційного пневмоагрегата, реалізованого на дискретній апаратурі. Для цього розроблено математичну модель роботи системи позиційних пневмоагрегатів з програмованими електронними блоками управління, що дозволяє враховувати особливості системи пневмоагрегатів, й включає математичні моделі виконавчого механізму, модель ліній управління й модель системи управління з врахуванням реального масштабу часу. В результаті досліджень розроблено методику оцінки функціональних можливостей пневмоагрегата, з точки зору його динаміки, що дозволяє оцінити в якій мірі даний пневмоагрегат може забезпечити виконання потрібних за технологічним процесом характеристик, таких як: швидкодія, вантажопідйомність, точність відпрацювання задаючого сигналу та ін. Ця задача була вирішена на базі зворотної задачі динамічного розрахунку пневмоагрегата, яка полягала в знаходженні конструктивних параметрів за заданими технічними характеристиками, для цього була визначена функція позиціювання, що описується для семи та одинадцяти інтервалів руху і яка відповідає таким вимогам позиційного пневмоагрегата: нерозривність значень основних параметрів руху – переміщення, швидкості, прискорення; стійкість розгону і гальмування, що полягає в рівності нулю значень швидкості і прискорення в початковий і кінцевий моменти руху; мінімальність перевантажень, що складається в забезпеченні мінімальності значень прискорення протягом усього періоду руху пневмоагрегата; максимальна продуктивність, що полягає в забезпеченні мінімальності часу руху. На підставі функції позиціювання отримано закони руху вихідної ланки позиційного пневмоагрегата, що дозволяє забезпечити задані технічні характеристики, та забезпечує плавний розгін вихідної ланки пневмоагрегата, потім його рух із постійною швидкістю та плавне гальмування із зупинкою в точці позиціювання. Для використання отриманих результатів при проектуванні розроблена програма в середовищі MATLAB.

The analysis of the dynamics of a positional pneumatic unit implemented on discrete equipment is considered. For this, a mathematical model of the system of positional pneumatic units with programmable electronic control units has been developed, which allows you to take into account the features of the system of pneumatic units, and includes mathematical models of the actuator, the model of control lines and the model of the control system taking into account the real time scale. As a result of the research, a methodology was developed for assessing the functionality of the pneumatic unit, from the point of view of its dynamics, which allows us to assess the extent to which this pneumatic unit can ensure the fulfillment of the characteristics necessary for the technological process, such as: speed, load capacity, accuracy of the driving signal, etc. This problem was solved on the basis of the inverse problem of dynamic calculation of the pneumatic unit, which was to find structural parameters according to the given technical characteristics, for this the positioning function was determined, which is described for seven and eleven movement intervals and the positional pneumatic unit corresponding to such requirements: continuity of the values of the main motion parameters – displacement, speed, acceleration; stability of acceleration and braking, consisting in the equality of zero values of speed and acceleration at the initial and final moments of motion; minimum overloads, consisting in ensuring the minimum acceleration values during the entire period of movement of the pneumatic unit; maximum performance, which is to ensure minimum travel time. Based on the positioning function, the laws of motion of the output link of the positional pneumatic unit are obtained, which allows to provide the specified technical characteristics, and provides smooth acceleration of the output link of the pneumatic unit, then its movement at a constant speed and smooth braking with a stop at the positioning point. To use the results obtained in the design, a program was developed in the MATLAB environment.