Като доставчик на електрохидравлични системи съм свидетел от първа ръка на нарастващото търсене на ефективни и надеждни електрохидравлични системи за каскадно управление. В този блог ще се задълбоча в това как работи електрохидравличното каскадно управление, неговото значение и как е от полза за различни индустрии.

Разбиране на електрохидравличните системи

Преди да проучим каскадното управление, нека накратко разберем електрохидравличните системи. Тези системи съчетават електрически и хидравлични технологии. Електрическите сигнали се използват за управление на хидравличните задвижващи механизми, които могат да генерират високи сили и прецизни движения. Основните компоненти на електрохидравличната система включват електрически контролен блок, хидравлични помпи, клапани и задвижващи механизми.

Електрическият блок за управление изпраща сигнали въз основа на желания изход. След това тези сигнали се преобразуват в хидравлични действия. Например, електромагнитен клапан може да се управлява електрически, за да регулира потока на хидравличната течност, която от своя страна движи хидравличен цилиндър. Тази комбинация от електрическа прецизност и хидравлична мощност прави електрохидравличните системи подходящи за широк спектър от приложения, от индустриални машини до космически и автомобилни системи.

Какво е Cascade Control?

Каскадното управление е стратегия за управление, която използва две или повече контролни вериги за подобряване на производителността на системата. В едноконтурна система за управление, контролерът директно сравнява зададената точка с променливата на процеса и съответно регулира изхода за управление. При каскадното управление обаче има поне два контура: първичен контур и вторичен контур.

Първичният цикъл се фокусира върху основната променлива на процеса, която искаме да контролираме. Например, в електрохидравлична система, използвана за роботизирана ръка, основният контур може да контролира позицията на ръката. Вторичният контур, от друга страна, контролира междинна променлива, която влияе на първичната променлива на процеса. В примера с роботизираната ръка, вторичният контур може да контролира налягането на хидравличната течност, която задвижва движението на ръката.

Как работи електрохидравличното каскадно управление

Генериране и предаване на сигнали

Процесът започва с генериране на зададена точка в първичния контролен контур. Тази зададена точка представлява желаната стойност на основната променлива на процеса. Например, ако контролираме скоростта на хидравличен мотор в промишлена конвейерна система, зададената точка ще бъде желаната скорост.

Първичният регулатор, който обикновено е пропорционално - интегрално - производен (PID) регулатор, сравнява зададената точка с действителната стойност на основната променлива на процеса. Въз основа на това сравнение, той изчислява сигнал за грешка. След това този сигнал за грешка се изпраща към вторичния контролер като нова зададена точка.

Управление на вторичен контур

Вторичният контролер получава зададената точка от първичния контролер и я сравнява с действителната стойност на междинната променлива. В нашия пример с конвейерна система междинната променлива може да бъде скоростта на потока на хидравличната течност. След това вторичният регулатор регулира изхода за управление, за да минимизира грешката между зададената точка и действителната стойност на междинната променлива.

Контролният изход на вторичния контролер се използва за манипулиране на краен управляващ елемент, като например пропорционален клапан в електрохидравличната система. Пропорционалният вентил регулира потока или налягането на хидравличната течност, което от своя страна влияе върху основната променлива на процеса.

Обратна връзка и корекция

Както първичната, така и вторичната верига имат механизми за обратна връзка. Първичният контур непрекъснато следи основната променлива на процеса и изпраща обратната връзка към първичния контролер. Вторичният контур следи междинната променлива и осигурява обратна връзка към вторичния контролер.

Ако има някакви смущения в системата, като внезапна промяна в натоварването или температурата, системата за каскадно управление може бързо да реагира. Вторичният контур може да реагира по-бързо на тези смущения, защото е по-близо до източника на промяната. Например, ако има внезапно увеличение на натоварването на конвейерната система, вторичният контур може незабавно да регулира скоростта на потока на хидравличната течност, докато първичният контур регулира цялостния контрол на скоростта, за да компенсира промяната.

Предимства на електрохидравличното каскадно управление

Подобрено отхвърляне на смущения

Едно от основните предимства на каскадното управление е способността му да отхвърля смущенията по-ефективно. Тъй като вторичният контур може да реагира бързо на локални смущения, той може да попречи на тези смущения да повлияят значително на основната променлива на процеса. Например, при хидравлична преса, ако има внезапна промяна в триенето между буталката и матрицата, вторичният контур може да регулира налягането на хидравличната течност, за да поддържа желаната сила в първичния контур.

Подобрена стабилност

Каскадното управление може да подобри стабилността на електрохидравличната система. Чрез използването на две управляващи вериги системата може по-добре да се справя с нелинейности и времеви закъснения. Вторичният контур може да компенсира нелинейното поведение на хидравличните компоненти, като например нелинейната връзка между отварянето на клапана и дебита на флуида. Това помага да се запази основната променлива на процеса в рамките на желания диапазон по-последователно.

По-висока точност

В приложения, където се изисква висока прецизност, като например в авиационни задвижващи механизми или медицинско оборудване, електрохидравличното каскадно управление може да осигури по-точен контрол. Двуконтурната структура позволява по-фини настройки, което води до по-прецизен контрол на основната променлива на процеса.

Приложения на електрохидравлично каскадно управление

Индустриална автоматизация

В индустриалната автоматизация електрохидравличното каскадно управление се използва широко в роботизирани ръце, конвейерни системи и машинни инструменти. Роботизираните ръце изискват прецизен контрол на позицията и силата, а каскадното управление може да гарантира, че ръцете могат да изпълняват точно сложни задачи. Конвейерните системи трябва да поддържат постоянна скорост, а каскадното управление може да регулира хидравличното задвижване, за да компенсира промените в натоварването и триенето.

Автомобилна индустрия

В автомобилната индустрия електрохидравличното каскадно управление се използва в различни системи, като сервоуправление и спирачни системи. Например, в aРезервен спирачен модул, каскадното управление може да подобри спирачната ефективност чрез прецизно контролиране на налягането на хидравличната течност в спирачните тръбопроводи. Това помага да се осигури безопасно и надеждно спиране.

Космонавтика

В аерокосмическите приложения електрохидравличното каскадно управление е от решаващо значение за повърхностите за управление на полета, колесника и системите за управление на двигателя. Повърхностите за управление на полета трябва да се контролират прецизно, за да се поддържа стабилността и маневреността на самолета. Каскадното управление може да осигури необходимата точност и отзивчивост за справяне със сложните аеродинамични сили.

Заключение

Електрохидравличното каскадно управление е мощна стратегия за управление, която съчетава предимствата на електрическото управление и хидравличната мощност. Той предлага подобрено отхвърляне на смущенията, подобрена стабилност и по-висока прецизност в сравнение със системите за управление с една верига. С широката гама от приложения в промишлената автоматизация, автомобилната и космическата промишленост, търсенето на електрохидравлични каскадни системи за управление тепърва ще се увеличава.

Ако търсите висококачествени решения за електрохидравлично каскадно управление, ние сме тук, за да ви помогнем. Нашият екип от експерти може да предостави персонализирани системи, които отговарят на вашите специфични изисквания. Независимо дали имате нужда от система за промишлено приложение в малък мащаб или за широкомащабен аерокосмически проект, ние имаме опита и експертизата, за да ви предоставим. Свържете се с нас днес, за да започнем дискусия относно вашите нужди от електрохидравлично управление и да проучите как нашите решения могат да бъдат от полза за вашия бизнес.

Референции

• Огата, К. (2010). Съвременна контролна техника. Прентис Хол.
• Дорф, RC и Бишоп, RH (2016). Съвременни системи за управление. Пиърсън.
• Karnopp, D., Margolis, DL, & Rosenberg, RC (2012). Системна динамика: моделиране, симулация и управление на мехатронни системи. Уайли.