The Dynamic Characteristics of a Frequency-Controlled Volumetric Fluid Servodrive
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2017-6-113-124Keywords:
volumetric fluid servodrive, frequency- and position-controlled drives, frequency control, frequency responses, mathematical models, structural diagramsAbstract
Models of a frequency-controlled volumetric fluid servodrive (FC-VFSD) with a speed feedback that has the output coordinate in the form of the output section's speed and displacement are constructed. Expressions for the drive models' transfer functions and their constants are obtained. The indicators characterizing the drive's dynamic efficiency (DEIs) and competitiveness (DCIs) are drawn up. The key parameters of the models having the main effect on the DEIs and DCIs are classified. The amplitude and phase frequency responses of an FC-VFSD for different values of its main parameters are obtained. It is shown that FC-VFSDs with speed and position feedbacks have the DEIs and DCIs close to the similar parameters of a pump-controlled volumetric fluid drive (PC-VFD) having the same power capacity. However, due to a number of their advantages, FC-VFSDs can be recommended as a replacement of pump-controlled volumetric fluid servodrives and electromechanical drives with mechanical reduction gears. Thus, FC-VFSDs may be used as automated (tracking) actuation modules for various driving systems of technical facilities, a circumstance that significantly broadens the possibilities of using this class of drives.
References
1. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Голубев В.И. Объемный гидропривод с частотным и частотно-дроссельным управлением — возможные исполнения, области применения, сравнительные характеристики и конкурентные аналоги // Гидравлика, пневматика, приводы. 2015. № 1 (15). С. 29—33.
2. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit drehzahlveranderbarer Pumpe // Olhydraulik und Pneumatik. 1977. No. 9 (41). Pp. 689—693; No. 10. Pp. 752—759.
3. Редько П.Г. и др. Концепция развития систем рулевых приводов перспективных самолетов // Новые рубежи авиационной науки: Сб. тезисов IX Междунар. науч.-техн. симпозиума. М., 2007. С. 90.
4. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Носенко М.Л. Анализ разгонных режимов объемного гидропривода с частотным управлением при энергопитании гидродвигателя привода от различных источников // Вестник МЭИ. 2015. № 5. С. 10—17.
5. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Улучшение динамики объемного гидропривода с частотным управлением с помощью дополнительной обратной связи // Вестник МЭИ. 2016. № 3. С. 6—15.
6. Зуев Ю.Ю. Основы создания конкурентоспособной техники и выработки эффективных решений. М.: Издательский дом МЭИ, 2006.
7. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Носенко Е.И. Исследование нестационарных процессов в объемном гидроприводе с частотным управлением // Гидравлика, пневматика, приводы. 2015. № 1 (15). С. 21—27.
8. Беляев О.А., Зуев Ю.Ю. Моделирование регулировочных характеристик объемного гидропривода с насосным и частотным управлением // Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Тезисы научн.-техн. конф. МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. С. 196—204.
9. Алексеенков А.С. Разработка электрогидравлической системы регулирования авиационного гидравлического привода с комбинированным управлением с целью улучшения его динамических свойств: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. М.: МАИ, 2014.
10. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.
11. Кравчук А.Э. и др. Асинхронные двигатели серии 4А. М.: Энергоатомиздат, 1982.
12. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1990.
13. Богданов Д.М. Применение преобразователей частоты для управления электроприводами. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2008.
14. Крымов Б.Г., Рабинович Л,В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательным аппаратами. М.: Машиностроение, 1987.
15. Казмиренко В.Ф. Электрогидравлические мехатронные модули движения: основы теории и системное проектирование. М.: Радио и связь, 2001.
16. Прокофьев В.Н. и др. Аксиально-поршневой регулируемый гидропривод. М.: Машиностроение, 1969.
17. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.
18. Гавриленко Б.А. , Минин В.А., Рождественс- кий С.Н. Гидравлический привод. М.: Машиностроение, 1968.
19. Баженов А.И. и др. Проектирование следящих гидравлических приводов летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1981.
20. Беспалов В.Я. Перспективы создания отечественных электродвигателей нового поколения для частотно-регулируемого электропривода // Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития: Труды IV Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу. Магнитогорск, 2004. Ч. 1. С. 24—31.
---
Для цитирования: Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Динамические характеристики следящего объемного гидропривода с частотным управлением // Вестник МЭИ. 2017. № 6. С. 113—124. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-113-124.
#
1. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Ob"emnyy Gidroprivod s Chastotnym i Chastotno-Drossel'nym Upravleniem — Vozmozhnye Ispolneniya, Oblasti Prime- neniya, Sravnitel'nye Harakteristiki iKonkurentnye Analogi. Gidravlika, Pnevmatika, Privody. 2015;1 (15):29—33. (in Russian).
2. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit drehzahlveranderbarer Pumpe. Olhydraulik und Pneu- matik. 1977; 9(41):689—693; 10:752—759. (in Russian).
3. Red'ko P.G. i dr. Kontseptsiya Razvitiya Sistem Rulevyh Privodov Perspektivnyh Samoletov. Novye Rubezhi Aviatsionnoy Nauki: Sb. Tezisov IX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Simpoziuma. M., 2007:90. (in Russian).
4. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Nosenko M.L. Analiz Razgonnyh Rezhimov Ob"Emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem pri Energopitanii Gidrodvigatelya Privoda ot Razlichnyh Istochnikov. Vestnik MPEI. 2015;5:10—17. (in Russian).
5. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Uluchshenie Dinamiki Ob"Emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem s Pomoshch'yu Dopolnitel'noy Obratnoy Svyazi. Vestnik MPEI. 2016;3:6—15. (in Russian).
6. Zuev Yu.Yu. Osnovy Sozdaniya Konkurentospo- sobnoy Tekhniki i Vyrabotki Effektivnyh Resheniy. M.: Izdatel'skiy Dom MPEI, 2006. (in Russian).
7. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Nosenko E.I. Issledovanie Nestatsionarnyh Protsessov v Ob"Emnom Gidro- privode s Chastotnym Upravleniem. Gidravlika, Pnevmatika, Privody. 2015;1(15):21—27. (in Russian).
8. Belyaev O.A., Zuev Yu.Yu. Modelirovanie Regulirovochnyh Harakteristik Ob"Emnogo Gidroprivoda s Nasosnym i Chastotnym Upravleniem. Gidromashiny, Gidroprivody i Gidropnevmoavtomatika: Tezisy Nauchn.- tekhn. Konf. MGTU im. N.E. Baumana. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2011:196—204. (in Russian).
9. Alekseenkov A.S. Razrabotka Elektrogidravlicheskoy Sistemy Regulirovaniya Aviatsionnogo Gidravliches- kogo Privoda s Kombinirovannym Upravleniem s Tsel'yu Uluchsheniya ego Dinamicheskih Svoystv: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M.: MAI, 2014. (in Russian).
10. Besekerskiy V.A., Popov E.P. Teoriya Sistem Avtomaticheskogo Regulirovaniya. M.: Nauka, 1975. (in Russian).
11. Kravchuk A.E. i dr. Asinhronnye Dvigateli Serii 4A. M.: Energoatomizdat, 1982. (in Russian).
12. Avtomatizirovannyy Elektroprivod. M.: Energo- atomizdat, 1990. (in Russian).
13. Bogdanov D.M. Primenenie Preobrazovateley Chastoty dlya Upravleniya Elektroprivodami. Tomsk: Izd- vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2008. (in Russian).
14. Krymov B.G., Rabinovich L,V., Stebletsov V.G. Ispolnitel'nye Ustroystva Sistem Upravleniya Letatel'nym Apparatami. M.: Mashinostroenie, 1987. (in Russian).
15. Kazmirenko V.F. Elektrogidravlicheskie Mekhatronnye Moduli Dvizheniya: Osnovy Teorii i Sistemnoe Proektirovanie. M.: Radio i Svyaz', 2001. (in Russian).
16. Prokof'ev V.N. i dr. Aksial'no-porshnevoy Reguliruemyy Gidroprivod. M.: Mashinostroenie, 1969. (in Russian).
17. Petrov V.A. Gidroob"emnye Transmissii Samohodnyh Mashin. M.: Mashinostroenie, 1988. (in Russian).
18. Gavrilenko B.A. , Minin V.A., Rozhdestvenskiy S.N. Gidravlicheskiy Privod. M.: Mashinostroenie, 1968. (in Russian).
19. Bazhenov A.I. i dr. Proektirovanie Sledyashchih Gidravlicheskih Privodov Letatel'nyh Apparatov. M.: Mashinostroenie, 1981. (in Russian).
20. Bespalov V.YA. Perspektivy Sozdaniya OtechestVennyh Elektrodvigateley Novogo Pokoleniya dlya Chastotno-reguliruemogo Elektroprivoda. Avtomati- zirovannyy Elektroprivod v XXI Veke: Puti Razvitiya: Trudy IV Mezhdunar. Konf. po Avtomatizirovannomu Elektroprivodu. Magnitogorsk, 2004;1.:24—31. (in Russian).
---
For citation: Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. The Dynamic Characteristics of a Frequency-Controlled Volumetric Fluid Servodrive.
MPEI Vestnik. 2017; 6:113—124. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-113-124.
2. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit drehzahlveranderbarer Pumpe // Olhydraulik und Pneumatik. 1977. No. 9 (41). Pp. 689—693; No. 10. Pp. 752—759.
3. Редько П.Г. и др. Концепция развития систем рулевых приводов перспективных самолетов // Новые рубежи авиационной науки: Сб. тезисов IX Междунар. науч.-техн. симпозиума. М., 2007. С. 90.
4. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Носенко М.Л. Анализ разгонных режимов объемного гидропривода с частотным управлением при энергопитании гидродвигателя привода от различных источников // Вестник МЭИ. 2015. № 5. С. 10—17.
5. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Улучшение динамики объемного гидропривода с частотным управлением с помощью дополнительной обратной связи // Вестник МЭИ. 2016. № 3. С. 6—15.
6. Зуев Ю.Ю. Основы создания конкурентоспособной техники и выработки эффективных решений. М.: Издательский дом МЭИ, 2006.
7. Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю., Носенко Е.И. Исследование нестационарных процессов в объемном гидроприводе с частотным управлением // Гидравлика, пневматика, приводы. 2015. № 1 (15). С. 21—27.
8. Беляев О.А., Зуев Ю.Ю. Моделирование регулировочных характеристик объемного гидропривода с насосным и частотным управлением // Гидромашины, гидроприводы и гидропневмоавтоматика: Тезисы научн.-техн. конф. МГТУ им. Н.Э. Баумана. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2011. С. 196—204.
9. Алексеенков А.С. Разработка электрогидравлической системы регулирования авиационного гидравлического привода с комбинированным управлением с целью улучшения его динамических свойств: автореф. дисс. ... канд. техн. наук. М.: МАИ, 2014.
10. Бесекерский В.А., Попов Е.П. Теория систем автоматического регулирования. М.: Наука, 1975.
11. Кравчук А.Э. и др. Асинхронные двигатели серии 4А. М.: Энергоатомиздат, 1982.
12. Автоматизированный электропривод. М.: Энергоатомиздат, 1990.
13. Богданов Д.М. Применение преобразователей частоты для управления электроприводами. Томск: Изд-во Томского политехн. ун-та, 2008.
14. Крымов Б.Г., Рабинович Л,В., Стеблецов В.Г. Исполнительные устройства систем управления летательным аппаратами. М.: Машиностроение, 1987.
15. Казмиренко В.Ф. Электрогидравлические мехатронные модули движения: основы теории и системное проектирование. М.: Радио и связь, 2001.
16. Прокофьев В.Н. и др. Аксиально-поршневой регулируемый гидропривод. М.: Машиностроение, 1969.
17. Петров В.А. Гидрообъемные трансмиссии самоходных машин. М.: Машиностроение, 1988.
18. Гавриленко Б.А. , Минин В.А., Рождественс- кий С.Н. Гидравлический привод. М.: Машиностроение, 1968.
19. Баженов А.И. и др. Проектирование следящих гидравлических приводов летательных аппаратов. М.: Машиностроение, 1981.
20. Беспалов В.Я. Перспективы создания отечественных электродвигателей нового поколения для частотно-регулируемого электропривода // Автоматизированный электропривод в XXI веке: пути развития: Труды IV Междунар. конф. по автоматизированному электроприводу. Магнитогорск, 2004. Ч. 1. С. 24—31.
---
Для цитирования: Зуев Ю.Ю., Зуева Е.Ю. Динамические характеристики следящего объемного гидропривода с частотным управлением // Вестник МЭИ. 2017. № 6. С. 113—124. DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-113-124.
#
1. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Golubev V.I. Ob"emnyy Gidroprivod s Chastotnym i Chastotno-Drossel'nym Upravleniem — Vozmozhnye Ispolneniya, Oblasti Prime- neniya, Sravnitel'nye Harakteristiki iKonkurentnye Analogi. Gidravlika, Pnevmatika, Privody. 2015;1 (15):29—33. (in Russian).
2. Ruhlicke I. Elektro-hydraulische Antriebssysteme mit drehzahlveranderbarer Pumpe. Olhydraulik und Pneu- matik. 1977; 9(41):689—693; 10:752—759. (in Russian).
3. Red'ko P.G. i dr. Kontseptsiya Razvitiya Sistem Rulevyh Privodov Perspektivnyh Samoletov. Novye Rubezhi Aviatsionnoy Nauki: Sb. Tezisov IX Mezhdunar. Nauch.-tekhn. Simpoziuma. M., 2007:90. (in Russian).
4. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Nosenko M.L. Analiz Razgonnyh Rezhimov Ob"Emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem pri Energopitanii Gidrodvigatelya Privoda ot Razlichnyh Istochnikov. Vestnik MPEI. 2015;5:10—17. (in Russian).
5. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. Uluchshenie Dinamiki Ob"Emnogo Gidroprivoda s Chastotnym Upravleniem s Pomoshch'yu Dopolnitel'noy Obratnoy Svyazi. Vestnik MPEI. 2016;3:6—15. (in Russian).
6. Zuev Yu.Yu. Osnovy Sozdaniya Konkurentospo- sobnoy Tekhniki i Vyrabotki Effektivnyh Resheniy. M.: Izdatel'skiy Dom MPEI, 2006. (in Russian).
7. Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu., Nosenko E.I. Issledovanie Nestatsionarnyh Protsessov v Ob"Emnom Gidro- privode s Chastotnym Upravleniem. Gidravlika, Pnevmatika, Privody. 2015;1(15):21—27. (in Russian).
8. Belyaev O.A., Zuev Yu.Yu. Modelirovanie Regulirovochnyh Harakteristik Ob"Emnogo Gidroprivoda s Nasosnym i Chastotnym Upravleniem. Gidromashiny, Gidroprivody i Gidropnevmoavtomatika: Tezisy Nauchn.- tekhn. Konf. MGTU im. N.E. Baumana. M.: Izd-vo MGTU im. N.E. Baumana, 2011:196—204. (in Russian).
9. Alekseenkov A.S. Razrabotka Elektrogidravlicheskoy Sistemy Regulirovaniya Aviatsionnogo Gidravliches- kogo Privoda s Kombinirovannym Upravleniem s Tsel'yu Uluchsheniya ego Dinamicheskih Svoystv: Avtoref. Diss. ... Kand. Tekhn. Nauk. M.: MAI, 2014. (in Russian).
10. Besekerskiy V.A., Popov E.P. Teoriya Sistem Avtomaticheskogo Regulirovaniya. M.: Nauka, 1975. (in Russian).
11. Kravchuk A.E. i dr. Asinhronnye Dvigateli Serii 4A. M.: Energoatomizdat, 1982. (in Russian).
12. Avtomatizirovannyy Elektroprivod. M.: Energo- atomizdat, 1990. (in Russian).
13. Bogdanov D.M. Primenenie Preobrazovateley Chastoty dlya Upravleniya Elektroprivodami. Tomsk: Izd- vo Tomskogo Politekhn. Un-ta, 2008. (in Russian).
14. Krymov B.G., Rabinovich L,V., Stebletsov V.G. Ispolnitel'nye Ustroystva Sistem Upravleniya Letatel'nym Apparatami. M.: Mashinostroenie, 1987. (in Russian).
15. Kazmirenko V.F. Elektrogidravlicheskie Mekhatronnye Moduli Dvizheniya: Osnovy Teorii i Sistemnoe Proektirovanie. M.: Radio i Svyaz', 2001. (in Russian).
16. Prokof'ev V.N. i dr. Aksial'no-porshnevoy Reguliruemyy Gidroprivod. M.: Mashinostroenie, 1969. (in Russian).
17. Petrov V.A. Gidroob"emnye Transmissii Samohodnyh Mashin. M.: Mashinostroenie, 1988. (in Russian).
18. Gavrilenko B.A. , Minin V.A., Rozhdestvenskiy S.N. Gidravlicheskiy Privod. M.: Mashinostroenie, 1968. (in Russian).
19. Bazhenov A.I. i dr. Proektirovanie Sledyashchih Gidravlicheskih Privodov Letatel'nyh Apparatov. M.: Mashinostroenie, 1981. (in Russian).
20. Bespalov V.YA. Perspektivy Sozdaniya OtechestVennyh Elektrodvigateley Novogo Pokoleniya dlya Chastotno-reguliruemogo Elektroprivoda. Avtomati- zirovannyy Elektroprivod v XXI Veke: Puti Razvitiya: Trudy IV Mezhdunar. Konf. po Avtomatizirovannomu Elektroprivodu. Magnitogorsk, 2004;1.:24—31. (in Russian).
---
For citation: Zuev Yu.Yu., Zueva E.Yu. The Dynamic Characteristics of a Frequency-Controlled Volumetric Fluid Servodrive.
MPEI Vestnik. 2017; 6:113—124. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2017-6-113-124.
Downloads
Published
2019-01-21
Issue
Section
Power Engineering, Metallurgic and Chemical Machinery (05.04.00)
