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630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制應用分析

作者:威力液壓機人氣: 發表時間:2019-09-09 11:10 【
山東威力重工工程師實施630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制技術時出現的一個重要問題是,最難預測的參數被指定為必須嚴格控制的參數。

當工程師實施運動控制技術時出現的一個重要問題是,最難預測的參數被指定為必須嚴格控制的參數。例如,如果我們知道系統壓力,我們經常會嘗試計算閥門換檔後的最終加速度。簡單的計算永遠不會提供系統構建後産生的實際加速度。通常情況下 - 特别是在質量負荷很高的系統中 - 實際的加速度和速度非常有彈性,并且充滿了振動和噪音。

通過630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制技術,我們可以在一開始就控制加速度; 它是運動控制器的指定輸入。設計方法迫使設計人員考慮閥門帶寬和流體力學共振頻率等模糊參數。然後,設計人員必須在提交硬件之前應用明确的通過 - 失敗标準來評估設計的充分性。

這種幸福狀态的根本原因在于,通常難以預測的事情會受到我們的積極控制。加速度,速度和位置就是這種情況,所有這些都是同時控制的。直接的産物是流動剖面也非常嚴格地定義。了解嚴格控制的速度曲線可以很容易地獲得流動剖面的清晰圖像。我們隻需要考慮正在評估哪個閥口,以及控制流量的氣缸面積。我們還必須考慮到P端口和T端口流總是單向的,而工作端口流總是交替的。

630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制應用分析
圖1.典型的速度曲線。

考慮圖1中的速度曲線。它具有不同的伸展和縮回速度,以及不同的加速和減速時間。簡而言之,輪廓不對稱。通過将杆延伸部分乘以活塞區域來計算P端口流量。同樣,通過将杆端活塞區域的縮回速度相乘來計算T端口流量。

應該明白兩件事。首先,這兩個方程對任何速度都有效,即使在速度變化的時候也是如此。其次,這兩種流量不一定相同。它們可能是 - 如果區域速度産品被選擇為相等。

630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制應用分析
表1.示例問題的參數。

示例問題
A 4-in。缸徑為2½英寸。杆直徑用于630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制系統。速度曲線如圖1所示。曲線的角點值在表1中給出。基于這些值,假設我們必須:

 計算擴展期間的總行進距離
 确定總循環時間
 計算所需的退回速度
 構建流量剖面并計算壓力端口流量和罐口流量。
通過使用積分速度的幾何方法找到延伸距離:

XT = ½VmaxΔT1+VmaxΔT2 +½Vmax ΔT3

= ½ (12.6 .2) + (12.6 .26) + ½ (12.6 .25)

= 6.111 in.

通過将所有單獨的時間間隔相加來找到總循環時間:

TT = 0.3 + 0.2 + 0.26 + 0.25 + 0.5 + 0.18 + 0.21 + 0.2 + 0.3

TT = 2.4 sec.

回退速度(恒速平台速度)實際上是最大速度,即:

Vmax = XT ÷ ( ½ ΔT1 + ΔT2 + ½ ΔT3 )

構造流動剖面
可以通過将伸展速度和縮回速度與相應的汽缸區域協調來從速度剖面構造流動剖面。需要計算速度乘以面積的所有四種組合,因此首先必須确定頂蓋和杆端區域:

Acap = 12.5664 in.2

Arod = 7.6576 in.22

現在我們可以計算擴展期間的最大泵端口流量:

QPEmax= VEmax × Acap

QPEmax= 12.6 × 12.5664

= 158.3 in.3/sec

接下來,我們計算回縮期間的最大泵口流量:

QPRmax= VRmax× Arod

QPRmax= 15.275 × 7.6576

              = 117 in.3/sec

現在我們計算擴展期間的最大油箱流量:

QTEmax= VEmax  × Arod

QTEmax = 12.6 × 7.6576

              = 96.49 in.3/sec

最後,我們計算了收縮期間的最大油箱口流量:

QTRmax= VRmax × Acap

QTRmax= 15.275 × 12.5664

            = 192 in.3/sec

平均流量 -空間限制阻止深入研究在擴展和收回期間通過P和T端口的平均流量,但值很有趣。

通過P端口的總掃描體積(延伸和收縮體積的總和)除以總時間,可以找到通過P端口的平均流量。在伸展期間,體積為76.78 in.3/sec,而在收縮期間,體積僅為46.8 in.3/sec。那麼,平均P端口容量是:

(76.78 + 48.8) × 2.4 = 51.49 in.3/sec.

類似地,通過平均流量Ť端口通過取通過總容積發現Ť由時間除以總端口(伸出和縮回的體積的總和)。在伸展期間,體積為46.8 in.3/sec,而在收縮期間,體積為76.8 in.3/sec。那麼,平均T- port量是:

(46.8 + 76.8) × 2.4 = 51.49 in.3/sec.

在630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機控制閥的壓力和油箱端口的平均流量相同應該不足為奇。峰值流量值得深思,因為峰值油箱端口流量接近50加侖/ 分鐘(192 in.3/sec),而平均流量僅為其中的1/4左右。完整的Pport和T端口流動剖面如圖2和圖3所示。

選擇加速和加速時間

630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制應用分析
圖2.典型的速度曲線

在電液運動控制系統的設計中,似乎在設計時相對容易确定最大力和速度。另一方面,加速似乎更成問題。負載限制可能限制加速度以防止内容物傾斜或傾斜。此外,如果加速受限,則控制閥可以更好地起作用。

630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機運動控制應用分析
圖3.典型的速度曲線

關于閥門頻率和階躍響應的制造商技術文獻中通常會有一個解釋。但是,簡而言之,許多比例閥配備了動态增強的電子驅動器。這些驅動器使用過驅動電路使閥芯響應速度比自然傾斜更快。然而,這對于閥芯的小偏移産生快速響應并且對于大的閥芯偏移産生較慢的響應。這種現象的直接産物是頻率響應曲線顯示閥門在閥芯行程的10%處可能具有例如100Hz的帶寬,但帶寬可能僅為30Hz,90%或100閥芯行程百分比。

許多這種閥門的制造商也公布了這些閥門的階躍響應。階躍響應按照所涉及的閥芯行程百分比制成表格或顯示。根據測試振幅的閥門的獨特特征是:閥芯到達其最終指令位置的時間取決于閥門指令信号的振幅。例如,可能僅需20毫秒即可達到全換檔閥芯位置的25%,但80毫秒可達到100%以完全換檔。這種依賴性在直覺上很舒适。然而,設計師面臨兩難選擇:在設計和驗證系統時應該使用什麼樣的響應?

經驗法則是:不要為運動曲線的任何階段編制加速時間,該加速時間短于630噸汽車後座椅橫梁單臂液壓機閥門實現完全換檔的時間的兩倍。該策略基于以下近似值:閥門移動的速率與所産生的負載加速度大緻成比例。使加速時間為閥門的轉換速率的兩倍有助于電子元件的飽和度百分比。因此,可以将閥門視為在小信号測試中給出的行為 - 就好像它具有盡可能高的帶寬一樣。

最後,可以用短的加速時間激勵流體力學共振。特别是在具有低流體力學共振頻率和低流體力學阻尼的系統中,最小加速時間可以通過以下方式估算:

ΔTA,min < 4÷ ξT ωn

其中ΔTA,min是避免激勵流體力學共振頻率所需的最小加速時間。

ω是以弧度/秒為單位的流體力學共振頻率。它等于流體力學共振頻率,以Hz為單位乘以2。

ω是實際流體力學共振頻率下的總液壓和機械阻尼比。

保持加速時間長于上述值有助于确保負載平穩加速和減速。

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