Особливості мікропроцесорного керування дистанційним електрогідравлічним приводом при перемиканні з основного на резервний режим роботи
DOI:
https://doi.org/10.64915/RADAP.2025.102.83-93Ключові слова:
мікропроцесорне керування, система керування, електрогідравлічний привод, динамічна точність позиціонування, перехідні процеси, математична модель, комутуючий пристрійАнотація
У статті розглянуто особливості мікропроцесорного керування дистанційним електрогідравлічним приводом при перемиканні з основного на резервний режим роботи. Результати досліджень можуть бути використані для розробки сучасних систем керування гідравлічними та електрогідравлічними приводами. Дослідження спрямовані на підвищення показників динамічної точності позиціонування гідроприводів сучасних систем керування. Метою роботи є визначення джерел та усунення причин втрати динамічної точності системи керування електрогідравлічним приводом при перемиканні з основного на резервний режим роботи. За результатами аналізу процесу функціонування системи керування встановлено, що у процесі її роботи виникають режими постійної чи циклічної зміни режимів роботи (набір швидкості, гальмування, робота при зміні зусиль зовнішніх навантажень). Перемикання режимів роботи дистанційних систем керування з основного електрогідравлічного агрегата на резервний супроводжуються перехідними процесами, які виникають під впливом гідродинамічних та електричних явищ. Внаслідок дії зовнішніх факторів тривалість перехідних процесів може збільшуватись. Збільшення часу перехідних процесів може призводити до погіршення показників динамічної точності позиціонування. Для вирішення вказаної проблеми проведені дослідження впливу перехідних процесів, що виникають при перемиканні з режиму роботи системи з основного на резервний привод, на показники динамічної точності позиціонування. Запропоновано математичну модель системи керування електрогідравлічним приводом. Наведено результати тестування запропонованої моделі, які підтверджують високу ступінь відповідності частотним та динамічним характеристикам натурної системи дистанційного керування електрогідравлічним приводом. Наведено результати математичного моделювання процесів, що виникають при зміні режиму роботи системи керування. Досліджено залежності впливу зміни параметрів тиску у гідросистемі, зусилля навантаження, приведеного до вихідної ланки приводу, та часу перемикання з основного електрогідравлічного приводу на резервний. Запропоновано метод усунення негативного впливу струмів самоіндукції, який полягає у зміні електричної схеми підключення котушок електромагнітів клапанів кільцювання електрогідравлічних приводів до електронного блоку керування. Розроблено принципову електричну схему комутуючого пристрою. Проведено випробування та наведено результати експериментальної оцінки ефективності запропонованих технічних рішень, спрямованих на підвищення динамічної точності позиціонування. Підтверджено ефективність запропонованих рішень.
Посилання
Reference
1. Zhao, S., Chen, K., Zhang, X., Zhao, Y., Jing, G., et al. (2021). A High-Order Load Model and the Control Algorithm for an Aerospace Electro-Hydraulic Actuator. Actuators, Vol. 10, Iss. 3, 53, doi:10.3390/act10030053.
2. Ćwikła, G. and Szewczyk, M. (2024). Station for Tuning and Testing Digital Twin in Hydraulic Actuator Control Systems under Programmable Load — Methodology, Design, and Tests. Electronics, Vol. 13, Iss. 17, 3528. doi:10.3390/electronics13173528.
3. Wan, Z., Yue, L., Wang, Y. and Zhao, P. (2024). Precision Motion Control of Hydraulic Actuator Using Adaptive Back-Stepping Sliding Mode Controller. Computer Modeling in Engineering & Sciences, Vol. 141, Iss. 2, pp. 1047-1065. DOI: 10.32604/cmes.2024.053773.
4. Nápoles-Báeza, Y., González-Yero, G., Martínez, R., Valeriano, Y., Núñez-Álvarez, J. R. and Llosas-Albuerne, Y. (2022). Modeling and control of the hydraulic actuator in a ladle furnace. Heliyon, Vol. 8, Iss. 11, e11857. DOI: 10.1016/j.heliyon.2022.e11857.
5. Krämer, C., Kugi, A. and Kemmetmüller, W. (2023). Optimal force control of a permanent magnet linear synchronous motor with multiple shuttles. ISA Transactions, Vol. 140, pp. 483–489, doi:10.1016/j.isatra.2023.05.012.
6. Helian, B., Chen, Z. and Yao, B. (2021). Energy-saving and accurate motion control of a hydraulic actuator with uncertain negative loads. Chinese Journal of Aeronautics, Vol. 34, Iss. 5, pp. 253–264, doi:10.1016/j.cja.2020.12.025.
7. Estrada, M. A., Ruderman, M., Texis-Loaiza, O. and Fridman, L. (2025). Hydraulic actuator control based on continuous higher order sliding modes. Control Engineering Practice, Vol. 156, 106218, doi:10.1016/j.conengprac.2024.106218.
8. Pasolli, P. and Ruderman, M. (2020). Hybrid Position/Force Control for Hydraulic Actuators. arXiv:2006.03670, 6 p., DOI: 10.48550/arXiv.2006.03670.
9. Nisar, Z. and Munawar, H. (2021). System Identification and Controller Design for Hydraulic Actuator. Journal of Dynamic Systems, Measurement, and Control, Vol. 143, Iss. 8, 081005, 12 p. DOI:10.48550/arXiv.2108.11756.
10. Sokolov, V., & Rasskazova, Y. (2016). Automation of control processes of technological equipment with rotary hydraulic drive. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, Vol. 2. No. 2(80), pp. 44-50, doi: 10.15587/1729-4061.2016.63711.
11. Kozlov, L., Bohachuk, V. and Tovkach, A. (2016). Optimization of design parameters of the mechatronic drive with a variable-displacement pump. Journal of Mechanical Engineering NTUU "Kyiv Polytechnic Institute", Vol. 3, No. 78, pp. 46-51. DOI: 10.20535/2305-9001.2016.78.79008.
12. Q. Li and O. Uzunov (2022). Quantitative evaluation of properties of structural solutions of electrohydraulic positioning actuators. Mech. Adv. Technol., Vol. 6, No. 3, pp. 254-261, DOI: 10.20535/2521-1943.2022.6.3.267700.
13. Grischuk Yu. S. (2016). The use of microcontrollers in studies of electric vehicles. NTU "KhPI". Series: Problems of Electrical Machines and Apparatus Perfection, No. 32 (1204), pp. 23-28, DOI: 10.20998/%25x.
14. Plieshkov P. H., Pereverzev I. O., Petrova K. G., Savelenko I. V. (2017). The system of optimal control of the motion of a traction unit with synchronous motors on permanent magnets. Bulletin of NTU "KhPI". Series: Problems of Electrical Machines and Apparatus Perfection. The Theory and Practice, No. 34 (1256), pp. 71–75, doi:10.20998/%x.
15. Mihaylenko, V. V., & Charnyak, O. S. (2018). Analysis of electromagnetic processes in a converter with a decondon voltage regulation and electromechanical load. Bulletin of NTU "KhPI". Series: Problems of Electrical Machines and Apparatus Perfection. The Theory and Practice, No. 32 (1308), pp. 55–58, doi: 10.20998/2079-3944.2018.32.10.
16. Korol, O. G., Klymenko, B. V. and Eresko, O. V. (2019). Investigations of transients in the novel semiconductor device of forced control of the vacuum contactor monostable electromagnet. Bulletin of NTU "KhPI". Series: Problems of Electrical Machines and Apparatus Perfection. The Theory and Practice, No. 1, pp. 18–24, doi: 10.20998/2079-3944.2019.1.04.
17. Dinca, L., Bogateanu, R., Corcau, J.-I., Dumitrache, A., & Suatean, B. (2022). Numerical Simulation for Redundant Electro-Hydrostatic Servo-Actuators under Certain Special Conditions. Energies, Vol. 15, Iss. 16, 5906, doi: 10.3390/en15165906.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2025 Ю. А. Кравецький, О. П. Губарев, О. В. Левченко
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у нашому журналі.
2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована нашим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у нашому журналі.
3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення рукопису роботи авторами в мережі Інтернет (наприклад, на arXiv.org або на особистих веб-сайтах). Причому рукописи статей можуть бути розміщенні у відкритих архівах як до подання рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання. Це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії, позитивно позначається на оперативності ознайомлення наукової спільноти з результатами Ваших досліджень і як наслідок на динаміці цитування вже опублікованої у журналі роботи. Детальніше про це: The Effect of Open Access.
