A General Approach to Constructing Mathematical Models and Algorithms for Solving Direct and Inverse Problems for a Fluid Servo Drive with Throttle Control
Abstract
It is pointed out that direct and inverse parametric problems on fluid servo drives with throttle control of energy flows (FSD/T) are usually dealt with using various mathematical models and packages of application computer programs depending on the solution objectives, established drive structure and design, and the type of input information signal. An FSD/T with a mechanical signal is known as a hydromechanical servo drive(HMSD/T), and that with an electrical is known as an electrohydraulical servo drive (EHSD/T). Special-purpose fluid servo drives with throttle control that use a combined signal are also possible.
The variety of models is a factor that adds difficulty to development of algorithms and use of the obtained information; in particular, when transition from direct to inverse scenarios is made. At the same time, whatever the type of information signal, the drive structure contains the same energy loop, namely, a combination of the hydraulic amplifier output stage and a hydraulic motor. It is exactly this loop that determines the FSD/T power and dynamic performance characteristics.
A universal mathematical model of a single-channel FSD/T, which is equally effective for solving direct and inverse problems as applied to HMSD/T and EHSD/T, is presented.
The peculiarities of writing the universal model for HMSD/T and EHSD/T are considered in detail; a block diagram of implementing the software package for numerically solving direct and inverse problems is given, and algorithms for solving direct and inverse parametric problems for this model are presented.
A universal algorithm and block diagram for solving the direct and inverse Pareto optimization problem for some particular competition parameters are drawn up.
The advantages of using the universal model for the real optimization design of this class of drives are shown.
References
2. Попов Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов: М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2001.
3. Разинцев В.И. Повышение эффективности гидроприводов с дроссельным регулированием. М.: Машиностроение, 1993.
4. Разинцев В.И. Электрогидравлические усилители мощности. М.: Изд-во МЭИ, 1981.
5. MOOG. Номенклатура фирмы MOOG. Электрогидравлика [Офиц. сайт] www.moog.com (дата обращения 20.08.2018).
6. MOOG [Электрон. ресурс] www.moog.com/ products/actuator (дата обращения 25.08.18).
7. Parker Actuator Products [Офиц. сайт] www. parker.com (дата обращения 20.08.2018).
8. Зуев Ю.Ю. Гидромеханический следящий привод с дроссельным управлением. Ч. 1. Математические модели и статические характеристики привода. М.: Изд-во МЭИ, 2015.
9. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.
10. Зуев Ю.Ю. Электрогидравлический следящий привод. Расчет основных параметров. М.: Изд-во МЭИ, 2012.
11. Martin H.R., Keating T. Mathematical Models for the Design of Hydraulic Actuators // USA Trans. 1973. V. 12. No. 2. Pр.147—155.
12. Зуев Ю.Ю. Основы создания конкурентоспособной техники и выработки эффективных решений. М.: Издат. дом МЭИ, 2006.
13. Parker Hannifin [Электрон. ресурс] https:// parker-store.ru/catalog/гидравлика (дата обращения 20.08.18).
14. Bosch Rexroth [Офиц. сайт] https://www. boschrexroth.com/en/xc/ (дата обращения 20.08.18).
15. Павловский машиностроительный завод Восход. Электрогидравлические усилители мощности (сервоклапаны) [Офиц. сайт] https://www.voskhod. nnov.ru/products/elektrogidravlicheskie-usiliteli/ (дата обращения 15.08.18).
16. Зуев Ю.Ю. Гидромеханический следящий привод с дроссельным управлением. Ч. 2. Исследование динамики линейных моделей привода. М.: Изд-во МЭИ, 2016.
17. Хилл П. Наука и искусство проектирования. М.: Мир, 1973.
18. Уайлд Д. Оптимальное проектирование. М.: Мир, 1981.
--
Для цитирования: Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Общий подход к построению математических моделей и алгоритмов решения прямой и обратной задач для следящего гидравлического привода с дроссельным управлением // Вестник МЭИ. 2020. № 1. С. 97—104. DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-97-104.
#
1. Gamynin N.S., Karev V.I., Potapov A.M., Selivanov A.M. Gidravlicheskie Privody Letatel'nykh Apparatov. M.: Mashinostroenie, 1992. (in Russian).
2. Popov D.N. Mekhanika Gidro- i Pnevmoprivodov: M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2001. (in Russian).
3. Razintsev V.I. Povyshenie Effektivnosti Gidroprivodov s Drossel'nym Regulirovaniem. M.: Mashinostroenie, 1993. (in Russian).
4. Razintsev V.I. Elektrogidravlicheskie Usiliteli Moshchnosti. M.: Izd-vo MEI, 1981. (in Russian).
5. MOOG. Nomenklatura Firmy MOOG. Elektrogidravlika [Ofits. Sayt] www.moog.com (Data Obrashcheniya 20.08.2018). (in Russian).
6. MOOG [Elektron. Resurs] www.moog.com/products/ actuator (Data Obrashcheniya 25.08.18). (in Russian).
7. Parker Actuator Products [Ofits. Sayt] www. parker.com (Data Obrashcheniya 20.08.2018). (in Russian).
8. Zuev Yu.Yu. Gidromekhanicheskiy Sledyashchiy Privod s Drossel'nym Upravleniem. Ch. 1. Matematicheskie Modeli i Staticheskie Kharakteristiki Privoda. M.: Izd-vo MEI, 2015. (in Russian).
9. Besekerskiy V.A., Popov E.P. Teoriya Sistem Avtomaticheskogo Regulirovaniya. M.: Nauka, 1975. (in Russian).
10. Zuev Yu.Yu. Elektrogidravlicheskiy Sledyashchiy Privod. Raschet Osnovnykh Parametrov. M.: Izd-vo MEI, 2012. (in Russian).
11. Martin H.R., Keating T. Mathematical Models for the Design of Hydraulic Actuators. USA Trans. 1973;12;2: 147—155.
12. Zuev Yu.Yu. Osnovy Sozdaniya Konkurentosposobnoy Tekhniki i Vyrabotki Effektivnykh Resheniy. M.: Izdat. Dom MEI, 2006. (in Russian).
13. Parker Hannifin [Elektron. Resurs] https:// parker-store.ru/catalog/gidravlika (Data Obrashcheniya 20.08.18). (in Russian).
14. Bosch Rexroth [Ofits. Sayt] https://www.boschrexroth. com/en/xc/ (Data Obrashcheniya 20.08.18). (in Russian).
15. Pavlovskiy Mashinostroitel'nyy Zavod Voskhod. Elektrogidravlicheskie Usiliteli Moshchnosti (Servoklapany) [Ofits. Sayt] https://www.voskhod.nnov.ru/products/ elektrogidravlicheskie-usiliteli/ (Data Obrashcheniya 15.08.18). (in Russian).
16. Zuev Yu.Yu. Gidromekhanicheskiy Sledyashchiy Privod s Drossel'nym Upravleniem. Ch. 2. Issledovanie Dinamiki Lineynykh Modeley Privoda. M.: Izd-vo MEI, 2016. (in Russian).
17. Khill P. Nauka i Iskusstvo Proektirovaniya. M.: Mir, 1973. (in Russian).
18. Uayld D. Optimal'noe Proektirovanie. M.: Mir, 1981. (in Russian).
--
For citation: Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. A General Approach to Constructing Mathematical Models and Algorithms for Solving Direct and Inverse Problems for a Fluid Servo Drive with Throttle Control. Bulletin of MPEI. 2020;1:97—104. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-1-97-104.
