A pneumatikus rendszerek tulajdonságai összehasonlítás

Átírás

1 Szervoneumtik

2 A neumtikus rendszerek tuljdonsági összehsonlítás A neumtikus munkhengert z iri szervo rendszereken megízhtóság és hosszú élettrtm, vlmint nedvességgel szemeni ellenállókéessége mellett olcsó ár mitt előszeretettel lklmzzák. Nem elhnygolhtó z sem, hogy z energi közvetítéséül szolgáló levegő z irn legtö helyen rendelkezésre áll.

3 A neumtikus rendszerek tuljdonsági összehsonlítás Az irn neumtikus hjtás mellett fogsléces, orsós, vlmint lineáris hjtás hsználtos. A neumtikus ktuátorok mellett szól, hogy túlterhelésre nem érzékenyek, és trtósn üzemeltethetők megdott legngyo teljesítményértéken is. Mindemellett roosztus, jó dinmikájú és mgs teljesítmény-súly rányúk. A töi hjtásmóddl szemen hátrányukként terheléssel szemeni lcsony merevség, nehézkes szályozhtóság, vlmint z lcsony htásfok említhető.

4 A neumtikus hjtások lklmzási területei Szerelőrootok Megfogó készülékek Közúti járművek neumtikus erendezései (utzási kényelem, iztonság) Vsúti járművek (jtónyitás, hjtóművezérlés, lengéscsillítás) Kéziszerszámok (fúrók, st.) Orvostechniki lklmzások l.: lélegeztetőgé

5 Pneumtikus, szervoneumtikus mint szksz Elektromos teljesítmény erősítő Szervoszele Munkhenger Terhelés Szályoztln neumtikus hjtás lokkdigrmj A neumtikus szervo rendszerek legngyo hátrányi feléítésükől eredő nemlineritások. A neumtikus szervo rendszeren tö nemlineritás is felfedezhető: térfogtárm-nyomás viszony változó átármlási keresztmetszetű szervoszele következtéen, mozgó dugttyú tömítése és z zzl érintkező hengerfl közötti nemlineáris súrlódás (stick sli), levegő összenyomhtóságánk nemlineáris kcsolt.

6 A szervoneumtikus hjtás modellje Pneumtikus rendszer szályozásánk struktúráj 1. x 1 2 Előírt ozició Pozíció szályozó F Nyomás szályozó u Komenzáló erő

7 Rugómerevségek felírás, vizsgált kis elmozdulásokr v A v k A k B v B m A kmrák nyomásink változás kicsi, Δx elmozdulásr x l Δx v ref 0 Ruglmssági modulus: A1 T A1 V A1 B1 T B1 V B1 A kmrák reltív vissztérítő nyomásváltozás: Δx elmozdulás Htványsor fejtés és egyszerűsítés után:

8 Súrlódások, deformációk vizsgált kis elmozdulásokr Kis elmozdulások esetén tömítés deformációjáól szármzó vissztérítő htás vizsgálndó. Ngy elmozdulásokr Strieck modell áltlánosn lklmzott. Nyomásfüggő tömítés deformáció Terhelés deformáció digrm (mérés OSP-P munkhenger) Kis elmozdulásokr tömítés vissztérítő htás meghtározó ( kmr nyomásváltozásihoz kéest)

9 A szervoneumtikus hjtás modellje Pneumtikus rendszer szályozásánk struktúráj 2. x 1 2 M M Előírt ozicióérték Pozíció szályozó F Nyomás szályozó u 1 u 2 Komenzáló erő

10 Szervoszeleek Forgtott szeletest (Orig Servo vlve) Lineárisn mozgtott szeletest Mivel különleges kilkításnk köszönhetően - tolttyúr továíthtó - konstns erő hozhtó létre. Az rmtúrán kilkított nemmágneses rész oly módon efolyásolj mágneses fluxust, mi mágneses erővonlk linerizálódásához vezet. Így mximálisn gerjeszthető erő kise ugyn, mint kcsoló mágnesek esetén, viszont villmos jellel rányos.

11 Szervoszeleek Forgtott szeletest (Servo vlve)

12 Szervoszeleek Joucomtic (l) és ORIGA (jo) szele tömegárm krkterisztik

13 A szervoneumtikus hjtás modellje,, V T, V, T x, x, x A munkhenger és szele tömegármink semtikus áráj m Z m 1 m BP m m 2 3 m 4 u m Z R S R

14 A szervoneumtikus hjtás modellje A dugttyú mozgás következő differenciálegyenlettel írhtó fel: x m m x A A x d c x F x, x sign RS 0 F FR x, x munkhenger dugttyújánk gyorsulás munkhenger dugttyújánk tömege A nemlineáris F RS súrlódási erő következő függvénnyel írhtó le: F RS x, x c: viszkózus súrlódási tényező d: szárz súrlódási tényező sign x x x F sttic x crit 0 különen crit 4 és Fstt x krit h x x krit h sign sign x x Sttikus súrlódó erő seesség sttikus súrlódás htárán

15 A szervoneumtikus hjtás modellje Nyomáskilkulás munkhengeren : A A x RT m Z A x l x RT m A x Z Tömegárm egyenletek m Z és m Z értékekre: m Z m2 m1 m BP m Z m m3 m BP 4 BP m Z m 1 m m m 2 3 m 4 m Z

16 A szervoneumtikus hjtás modellje A neumtikus rendszeren ármló levegőmennyiségek vizsgált A szele mágnes áltl működtetett dugttyúj u elmozdulás htásár S, és R ágkon keresztül gondoskodik munkhenger működéséről. Ahogy z 3. árán láthtó szervoszele elsejéen z éleknél m.. m 4 tömegármok lének fel, melyek számíthtók: 1 S R T S T R T T m i Nyomás munkhenger kmráján Nyomás munkhenger kmráján Tálevegő nyomás Távozó felesleges levegő nyomás Tálevegő hőmérséklete Távozó felesleges levegő hőmérséklete Hőmérséklet munkhenger kmráján Hőmérséklet munkhenger kmráján Tömegármok szeleek éleinél (i=1..4) m Z m 1 m BP m m 2 3 m 4 m Z D1 R A tömegármok (i=1..4) ármlási tényezője Levegő secifikus gázállndój m A 1 D1 1 R 2 R T

17 A szervoneumtikus hjtás modellje Az átfolyási tényező: crit m n crit m n crit crit m n m n h h Nyomásrány szele dugttyújánk egyes éleinél Nyomás szele dugttyújánk kiválsztott éle előtt Nyomás szele dugttyújánk kiválsztott éle után m n n m crit A tömegárm függvény kritikus nyomásviszony 0 = 0,484 A tömegárm függvény mximális értéke

18 A szervoneumtikus hjtás modellje A munkhenger kmrái között felléő tömegárm-, és nyomásvesztés munkhengerrel árhuzmos yss ággl modellezhető: m BP BP A BP A BP BP 2 R T 2 R T h h BP A BP A yss ág ármlási tényezője A yss ág keresztmetszete m Z m 1 m BP m m 2 3 m 4 m Z

19 A szervoneumtikus hjtás szimulációs modellje

20 Modell linerizálási lehetőségek A szervoneumtikus rendszer működésére vontkozó egyszerűsítések: Szimmetrikus munkhenger A munkhenger elsejéen termikus folymtoknk rendszer működésére nincs számottevő htás A Strieck súrlódási összefüggés helyett egy egyszerűsített viszkózus súrlódást veszünk figyeleme A nyomáskülönséget vesszük figyeleme, melyet kmrák közötti nyomáskülönségől dódik: = -

21 V v v v v v v v v F k x x x c xc r v xv x c g c g x c g ~ ~ ~ c k c x c A x m A szervoszele mechniki viselkedése: A nyomás kilkulás: A munkhenger mechniki viselkedése: A neumtikus rendszer linerizálás

22 PID szályozás Szályozási lehetőségek x [mm] x [mm] t [s] t [s]

23 Seesség (sárg), és elmozdulás (rózsszín) z idő függvényéen Nyomás-, és tömegármváltozás működés közen munkhenger egyik szélső helyzetének közeléen. Hengerkmr: ; Tömegármok: (sárg; rózsszín) Nyomások: (türkiz, iros)

24 Szályozástechnik Csúszómód (sliding mode) szályozás Roosztus szályozási módszer, szályozó jelet kcsolgtás útján változtthtjuk e x S x R s( e, e) s ( e, e) 0. S=e+λe=0. e e 2 e 1 e 0 e

25 Csúszómód szályozás Pozíció -idő Seesség -idő Kcsolójel -idő

26 Pozíció seesség trjektóri Csúszómód szályozás

27 Kitekintés: - Digiális szervo hjtások (Dr. Korondi Péter) - Digitális ozíciószályozás (Stéán Gáor elődás) Pozíciószályozás DC motor szályozás lján: A ály mentén mozgtás seciális esete PD szályozóvl m x A A x d c x F x, x sign RS F FR x, x 0 m x A A F FR 0 A A Q D x P x m x Q F FR m x D x P x C Az mlitúdók: - h P x = 0 :z mlitúdók exonenciálisn csökkennek mértni sor - h D x = 0 :z mlitúdók lineárisn csökkennek számtni sor

28 Digitális ozíciószályozás A mozgás célozíció felvételekor: [-Δ;+ Δ] izonytlnsági zón m x D x P x C P *Δ = C Δ = C / P Pozícionálási hi! x Ésszerűnek tűnik P növelése => Δ csökken - t Tsztlt: Rezgések keletkeznek, nem tud eállni! A rezgés ok stilitásvizsgálttl tárhtó fel.

29 Köszönöm figyelmet!