Открытый контур и замкнутый контур: Какая система работает лучше?

Гидравлическая система управления состоит из компонентов гидравлического управления и преобразователей. Эти компоненты обычно включают в себя гидравлические клапаны управления, насосы и т.д. Технология гидравлического управления является важнейшим аспектом технологии автоматического управления и известна своими уникальными характеристиками, выдающимися преимуществами и незаменимой ролью. Эта технология представляет собой интеграцию электромеханической жидкости и демонстрирует [...]...

Анализ гидравлического управления станков с открытым контуром и закрытым контуром

Оглавление

Гидравлическая система управления состоит из компонентов гидравлического управления и преобразователей. Эти компоненты обычно включают в себя гидравлические клапаны управления, насосы и т. д.

Технология гидравлического управления является важнейшим аспектом технологии автоматического управления и известна своими уникальными характеристиками, выдающимися преимуществами и незаменимой ролью.

Эта технология представляет собой интеграцию электромеханической жидкости и демонстрируется в электрической гидравлической системе управления, которая использует динамические системы и системы с отрицательной обратной связью. Гидравлическая система управления - это динамическая система, объединяющая механические, электрические и гидравлические системы.

Технология гидравлического управления широко применяется в различных отраслях промышленности, включая производство оборудования, автомобильную, аэрокосмическую, оружейную, металлургическую, судоходную, медицинскую и другие.

Гидравлическое управление с открытым контуром и гидравлическое управление с закрытым контуром

Как и электромеханическая система управления, гидравлическая система управления может быть разделена на систему с открытым и закрытым контуром управления.

Чтобы проиллюстрировать разницу между ними, мы используем в качестве примера управление балкой перемещения станка.

Балка перемещения станка является общим объектом управления и служит корпусом рабочего стола станка. Она устанавливается на направляющую скольжения корпуса станка.

Различные станки предъявляют разные требования к характеристикам балки перемещения. Например, балка перемещения плоскошлифовального станка должна совершать только устойчивое горизонтальное возвратно-поступательное движение и не требует точного контроля ее перемещения.

С другой стороны, подвижная балка обрабатывающего центра с ЧПУ или фрезерного станка с ЧПУ используется для точного перемещения подачи, и ее перемещение должно точно контролироваться для обеспечения надлежащего качества обработки.

В случае с электрогидравлическим листогибочный прессРасстояние перемещения плунжера также требует высокой точности для поддержания постоянных углов изгиба и предотвращения уменьшения эффекта изгиба.

Чтобы лучше понять разницу между гидравлическим управлением с открытым и закрытым контуром, мы будем использовать балку перемещения станка в качестве управляемого объекта и построим три распространенные системы гидравлического управления, используя электромагнитные распределители, электромагнитные пропорциональные распределители и электрогидравлические сервоклапаны в качестве основных компонентов управления.

1.1 Гидравлическая система управления с электромагнитным распределителем.

Гидравлическая схема управления может быть использована для горизонтального возвратно-поступательного рабочего стола типичного плоскошлифовального станка, как показано на рис. 1.1.

В этой гидравлической системе управления используется электромагнитный распределитель.

Трехпозиционный четырехходовой электромагнитный распределитель служит в качестве блока управления, а путевой или бесконтактный выключатель подает команды. Электрическое реле образует логическую вычислительную сеть.

Эта установка обеспечивает логическую работу управляющего сигнала и усиление мощности, генерируя электромагнит, достаточный для управления электромагнитным распределительным клапаном.

Сердечник клапана электромагнитного распределителя имеет три положения: левое, среднее и правое, и может управлять масляным выключателем и переключателем.

Каждый порт клапана имеет только два состояния - полностью открытое и полностью закрытое, что классифицирует электромагнитный распределитель как электромагнитный гидравлический переключатель.

Электромагнитный распределитель может только запускать и останавливать работу масляного контура для управления движущейся балкой, но он не может регулировать скорость движущейся балки.

Для регулирования скорости движения подвижной балки в гидравлической системе управления установлен дроссельный клапан, который осуществляет управление дросселем.

Регулируя открытие клапана, можно регулировать разницу давления в дроссельной заслонке, что изменяет поток масла обратно в бак и косвенно регулирует приток и отток гидравлического масла в гидроцилиндр, в конечном итоге изменяя скорость движения балки.

Рис. 1.1 Схема подключения электромагнитного распределителя к системе управления

Рис. 1.1 Схема подключения электромагнитного распределителя к системе управления

Скорость движения балки регулируется только дроссельной заслонкой и не может контролироваться электрическим управлением. Это приводит к резким изменениям скорости и значительной вибрации балки.

Принцип работы гидравлической системы управления с использованием электромагнитного распределителя показан на рисунке 1.2.

Управляющий сигнал генерируется путевым выключателем и представляет собой логическую единицу управления (0 или 1).

Релейная сеть выполняет логическую операцию над управляющим сигналом и усиливает подачу питания на соответствующий электромагнит, вызывая перемещение соответствующего сердечника клапана.

В результате три положения сердечника клапана меняются слева направо и выводят поток гидравлического управления, который приводит в действие гидроцилиндр и перемещает балку перемещения станка.

Рис.1.2 Схема применения электромагнитной системы управления направляющим клапаном

Рис.1.2 Схема применения электромагнитной системы управления направляющим клапаном

Гидравлическая система управления, состоящая из электромагнитного распределителя и реле, может генерировать только простые команды управления.

Управляющий сигнал является однонаправленным и проходит только в направлении движения управляемого объекта.

Эта система управления представляет собой систему управления с открытым контуром.

Время отклика управляющей команды на управляемый объект зависит от времени отклика каждого компонента в тракте передачи сигнала.

Однако, поскольку управляющий сигнал прост, нет никаких проблем с тем, что система управления не отслеживает выходной сигнал.

Если какой-либо компонент нарушается и создает ложное движение, система не может автоматически исправить или компенсировать ошибку.

1.2 Гидравлическая система управления с пропорциональным электромагнитным клапаном.

Пропорциональный электромагнитный распределитель - это высокопроизводительный и дорогостоящий тип электромагнитного гидравлического клапана.

Для управления балкой перемещения, требующего более высокой производительности, например, в плоскошлифовальных станках с числовым программным управлением (где нет необходимости в точном контроле смещения рабочего стола), в качестве блока управления может использоваться пропорциональный электромагнитный клапан, образующий малошумную и маловибрационную гидравлическую систему управления, как показано на рис. 1.3.

Рис.1.3 Схема включения пропорционального электромагнитного клапана в систему управления.

Рис.1.3 Схема включения пропорционального электромагнитного клапана в систему управления.

Пропорциональный гидравлический клапан использует электрический сигнал для управления сердечником клапана для плавного перемещения.

Поэтому для управления плавным изменением открытия клапана можно регулировать перепад давления и расход пропорционального гидравлического клапана, изменяя соотношение между расходом и управляющими сигналами.

Программный контроллер генерирует электрические сигналы для управления движущимся лучом, что позволяет плавно изменять электрические сигналы для управления и регулировки скорости движения луча. Это обеспечивает плавное изменение скорости и направления движения луча с минимальным воздействием.

Принцип работы гидравлической системы управления с использованием пропорционального электромагнитного распределителя показан на рисунке 1.4.

Управляющий сигнал генерируется программным контроллером и представляет собой аналоговый управляющий сигнал (непрерывный электрический сигнал), который усиливается пропорциональным усилителем для управления соответствующим пропорциональным электромагнитом пропорционального электромагнитного клапана.

Это позволяет плавно регулировать перемещение и плавно изменять гидравлическое давление для управления потоком масла и приведения в действие масляного цилиндра, что обеспечивает перемещение балки станка.

В гидравлической системе управления с использованием пропорционального электромагнитного распределителя, хотя регулятор степени может быть использован для выдачи непрерывного сигнала управления градиентом, сигнал управления является однонаправленным и проходит только в направлении движения управляемого объекта. Это система управления с открытым контуром.

Система управления может посылать непрерывный градиентный сигнал, и выход системы может отслеживать командный сигнал, но точность отслеживания низкая, а скорость реакции медленная и зависит от времени реакции компонентов передачи сигнала.

Ошибки, вызванные помехами, не могут быть автоматически компенсированы.

Рис.1.4 Схема подключения пропорционального электромагнитного распределителя к системе управления.

Рис.1.4 Схема подключения пропорционального электромагнитного распределителя к системе управления.

1.3 Гидравлическая система управления, построенная на электрогидравлическом сервоклапане.

Перемещение рабочего стола обрабатывающего центра с ЧПУ - важнейшая часть процесса обработки, требующая высокой точности и скорости реакции.

В этом случае используется электрогидравлический сервоуправление Можно использовать систему с электрогидравлическим сервоклапаном в качестве блока управления.

Электрогидравлический сервоклапан - это высокопроизводительный гидравлический блок управления с точным управлением и быстрой скоростью реакции, но он дорого стоит.

Электрогидравлический сервоклапан часто используется в электрогидравлических системах управления с замкнутым контуром, где управляемый объект может временно приводиться в движение в режиме управления с открытым контуром.

Гидравлическая система управления балкой перемещения станка с помощью электрогидравлического сервоклапана показана на рисунке 1.5.

Станок оснащен датчиком перемещения, который определяет положение подвижной балки, генерирует сигнал напряжения положения и после усиления подает сигнал на электронное устройство управления.

Рис.1.5 Схема применения электрогидравлического сервоклапана в системе управления.

Рис.1.5 Схема применения электрогидравлического сервоклапана в системе управления.

Устройство управления сравнивает сигнал напряжения текущего положения балки станка с сигналом напряжения управляющей команды, чтобы сформировать сигнал напряжения отклонения.

Сигнал отклонения представляет собой непрерывное аналоговое напряжение, которое точно и в режиме реального времени отражает разницу между положением балки станка и управляющей командой (желаемым положением балки).

Сигнал отклонения усиливается пропорциональным усилителем, управляющим перемещением моментного двигателя в электрогидравлическом сервоклапане и высокоточным, высокодинамичным сердечником управляющего клапана.

При этом создается необходимый гидравлический поток и давление для приведения в движение гидроцилиндра и перемещения балки станка.

Движение балки фиксируется датчиком перемещения и передается на электронное устройство управления, формируя управляющий сигнал в замкнутом контуре. Такая система управления называется замкнутым контуром.

Процесс управления, описанный выше, показан на рисунке 1.6.

Система представляет собой замкнутую структуру управления.

В замкнутой системе гидравлического управления существует не только прямое управляющее воздействие регулятора на управляемый объект, но и обратная связь от управляемого объекта к регулятору.

Система управления с замкнутым циклом имеет высокую точность, быстрый динамический отклик и автоматическую компенсацию внешних помех.

Рис.1.6 Схема применения электрогидравлического сервоклапана в системе управления.

Рис.1.6 Схема применения электрогидравлического сервоклапана в системе управления.

1.4 Управление в разомкнутом контуре и управление в замкнутом контуре

Гидравлическое управление с открытым контуром и гидравлическое управление с закрытым контуром - это два вида основных методов управления гидравликой.

1. Гидравлическое управление в открытом контуре.

Система управления с открытым контуром, в которой используются как обычные гидравлические клапаны, так и пропорциональные гидравлические клапаны, имеет значительное техническое сходство с гидравлическая передача Поскольку в них часто используются схожие типы гидравлических компонентов и контуров.

Производительность гидравлической системы управления с открытым контуром в значительной степени зависит от производительности гидравлических компонентов.

Точность системы с разомкнутым контуром зависит от точности каждого компонента, а реакция системы напрямую связана с реакцией каждого компонента.

Система гидравлического управления с открытым контуром не может контролировать или компенсировать изменения в производительности системы, вызванные внешними возмущениями или изменениями внутренних параметров.

С точки зрения конструкции, гидравлическая система управления с открытым контуром имеет простую структуру и требует стабильности, что делает анализ, проектирование и установку системы относительно простыми. Кроме того, она может воспользоваться опытом и знаниями, накопленными в области гидравлики. система передачи дизайн.

Основное различие между гидравлической системой управления с открытым контуром и гидравлической системой передачи заключается в их направленности. Гидравлическая система с разомкнутым контуром обычно используется в условиях, требующих низкой точности управления, минимальных внешних возмущений, небольших изменений внутренних параметров и допускающих медленное время отклика.

В заключение следует отметить, что гидравлическая система управления с открытым контуром является базовым методом управления без обратной связи. Контроллер контролирует только одно направление управляемого объекта, и обратное воздействие от управляемого объекта к контроллеру отсутствует. Любые ошибки, вызванные помехами, не могут быть компенсированы автоматически.

Из-за низкой точности и медленного отклика системы управления с открытым контуром, как правило, не рекомендуется использовать сервоклапан, который имеет высокие требования к условиям работы и является дорогостоящим и высокопроизводительным, в конструкции системы управления с открытым контуром.

2. Гидравлическое управление с замкнутым циклом.

В замкнутой системе гидравлического управления в качестве управляющего устройства часто используется электрогидравлический сервоклапан или клапан прямого привода (DDV).

Электрогидравлические сервоклапаны и клапаны прямого привода - это высокопроизводительные гидравлические компоненты управления с замкнутой системой обратной связи, обеспечивающие высокую точность и скорость реакции.

Гидравлическая система управления с замкнутым контуром также называется гидравлической системой управления с обратной связью, которая работает по принципу обратной связи.

Основная концепция управления с обратной связью заключается в устранении или уменьшении отклонений путем использования отклонений.

Система управления с обратной связью функционирует путем сравнения информации об управляемом объекте, обнаруженной блоком обратной связи, с управляющими инструкциями, поступающими из блока системных инструкций, и формирует сигнал отклонения.

Этот сигнал отклонения усиливается и используется для управления мощным гидравлическим клапаном, который, в свою очередь, управляет гидравлическим приводом и управляемым объектом.

Гидравлическая система управления с замкнутым контуром образует замкнутый контур, что делает ее более сложной для анализа, проектирования и ввода в эксплуатацию, чем системы с открытым контуром. Однако высокая точность управления и способность противостоять помехам делают ее выгодной инвестицией.

Замкнутый цикл управления (метод управления с обратной связью) позволяет создать систему управления с высокой точностью и помехозащищенностью, даже если используемые гидравлические компоненты имеют более низкую точность и слабую помехозащищенность.

Кроме того, существующие гидравлические компоненты могут быть использованы для достижения лучших характеристик системы управления и управляющих воздействий благодаря замкнутому циклу управления.

Управление с обратной связью дает преимущества, которых невозможно достичь с помощью управления с открытым контуром.

Не забывайте, что делиться - значит заботиться! : )
Шейн
Автор

Шейн

Основатель MachineMFG

Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.

Далее

Электрический и гидравлический листогибочный пресс - какой из них подходит для вашего бизнеса?

I. Введение С развитием технологий современная обработка листового металла, особенно процесс гибки, требует все более высоких стандартов. Существуют различные технические требования к оборудованию и обработке...

Размеры и вес двутавровых балок

Вы когда-нибудь задумывались о скрытом мире стальных двутавровых балок? В этой увлекательной статье мы раскроем тайны, скрывающиеся за этими важнейшими строительными компонентами. Наш эксперт, инженер-механик, проведет...
Калькулятор коэффициента K

Калькулятор коэффициента K для гибки листового металла (онлайн и бесплатно)

Вы испытываете трудности с проектированием точных деталей из листового металла? Раскройте секреты коэффициента K, важнейшего понятия в производстве листового металла. В этой статье наш эксперт, инженер-механик, объясняет...

Диаграмма веса двутавровой балки, размеры и онлайн-калькулятор

Вы когда-нибудь задумывались о том, как выбрать идеальную двутавровую балку для вашего строительного или производственного проекта? В этом блоге наш эксперт, инженер-механик, проведет вас через весь процесс...

Медные и алюминиевые кабели: Всестороннее сравнение

I. Преимущества кабелей с медными жилами перед кабелями с алюминиевыми жилами: 1. Низкое удельное сопротивление: Удельное сопротивление кабелей с алюминиевыми жилами примерно в 1,68 раза выше, чем у кабелей с медными жилами.....

Как правильно выбрать предохранительный клапан: Пошаговое руководство

Ввиду разнообразия предохранительных клапанов, а также разнообразия и сложности систем, работающих под давлением, при выборе предохранительного клапана необходимо учитывать влияние таких факторов, как температура, давление и среда...

Советы по использованию предохранительных клапанов: Повышение безопасности вашей системы

Исследователь провел проект системы горячего водоснабжения гостиницы, обеспечивающей круглосуточное снабжение паром (0,3 МПа) в качестве источника тепла, температурой подачи воды 60-55 градусов, с использованием...
MachineMFG
Поднимите свой бизнес на новый уровень
Подпишитесь на нашу рассылку
Последние новости, статьи и ресурсы, еженедельно отправляемые в ваш почтовый ящик.

Свяжитесь с нами

Вы получите наш ответ в течение 24 часов.