МЕТОД ПРОГРАМНОГО РЕГУЛЮВАННЯ ПАРАМЕТРІВ РУХУ ВИХІДНОЇ ЛАНКИ ПНЕВМОАГРЕГАТУ ЗА ДОПОМОГОЮ ЗМІНИ ЕФЕКТИВНИХ ПЛОЩ ЛІНІЙ УПРАВЛІННЯ

Основний зміст сторінки статті

Олександр Миколайович Фатєєв
Надія Миколаївна Фатєєва
Анатолій Вадимович Шиян
Валерій Валерійович Поляков
Владислав Олександрович Бойко

Анотація

Управління позиційними пневмоагрегатами включає в себе задачі точного позиціювання, контролю швидкості та прискорення, а також забезпечення надійності та безпеки роботи. Існуючі методи управління можуть варіюватися від простих механічних рішень до складних програмованих систем, що використовують сучасні технології автоматизації та інтелектуальні алгоритми. В умовах динамічно мінливих виробничих вимог і необхідності підвищення точності операцій, розробка і впровадження нових методів управління стають особливо актуальними. Це вимагає глибокого розуміння як фізичних принципів роботи пневмоагрегатів, так і сучасних підходів до автоматизації та контролю технологічних процесів. Існує два доступних способи програмного регулювання параметрів руху вихідної ланки пневмоагрегата. Перший полягає у зміні ефективних площ ліній управління, а другий – у зміні величини сили гальмування, що створюється зовнішнім гальмівним пристроєм. Для розімкнутого програмно-часового управління пропонується використання першого способу, оскільки під час використання другого з'являються енергетичні втрати, зумовлені необхідністю здійснення роботи з подолання сили тертя, що створюється гальмівним пристроєм. Запропоновано алгоритм управління позиційним пневмоагрегатом, який являє собою сукупність послідовних значень сигналу управління. Ці значення не пов'язані між собою аналітичною залежністю, тому найпростішим способом їхніх завдань є табличний. Передбачається, що вся сукупність значень сигналу управління просто вводиться в пам'ять контролера, і через задані проміжки часу відбувається зміна сигналу управління відповідно до таблиці. Описаний алгоритм управління досить простий у реалізації. Можливе використання двох способів регулювання під час розімкнутого програмно-часового управління, що залежать від типу застосованої розподільчої апаратури, – аналоговий і дискретно-аналоговий. Аналоговий спосіб дає змогу точніше відпрацювати вплив, що задає, але потребує дорожчих апаратурних витрат, дискретно-аналоговий – менш точний, простіший у реалізації та має вищу надійність. Суть дискретно-аналогового способу регулювання полягає в заміні точних аналогових значень ефективних площ наближеними, які обирають найближчими з обмеженої низки значень, що забезпечуються дискретною розподільною апаратурою.

Блок інформації про статтю

Розділ
Прикладні дослідження
Біографії авторів

Олександр Миколайович Фатєєв, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук, доцент кафедри «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури»

Надія Миколаївна Фатєєва, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Кандидат технічних наук, доцент, доцент кафедри «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури»

Анатолій Вадимович Шиян, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Аспірант кафедри «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури»

Валерій Валерійович Поляков, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Аспірант кафедри «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури»

Владислав Олександрович Бойко, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Студент кафедри «Гідравлічні машини ім. Г. Ф. Проскури»

Посилання

Daerden F., Lefeber D. Pneumatic artificial muscles: actuators for robotics and automation. European Journal of Mechanical and Environmental Engineering. 2002, vol. 47, issue 1, pp. 11–21.

Volder M., Reynaerts D. Pneumatic and hydraulic microactuators: a review. Journal of Micromechanics and Microengineering. 2010, vol. 20, no. 4, p. 043001. doi: 10.1088/0960-1317/20/4/043001

Müller D., Haag J., Wickert J., Raisch A., Hoffmann K., Schmidt K., Sawodny O. Energy Efficient Pneumatics: Aspects of Control and Systems Theory. International Journal of Fluid Power. 2022, vol. 23, issue 3, pp. 299–342. doi: 10.13052/ijfp1439-9776.2333

Lee H. K., Choi G. S., Choi G. H. A study on tracking position control of pneumatic actuators. Mechatronics. 2002, vol. 12, issue 6,

pp. 813–831. doi: 10.1016/S0957-4158(01)00024-1

Jakub E., Ryszard F., Pawel A. Fuzzy Logic Positioning System of Electro-Pneumatic Servo-Drive. Robot Manipulators Trends and Development. 2010, pp. 297–320. doi: 10.5772/9197

Wang J., Pu J., Moore P. A practical control strategy for servo- pneumatic actuator systems. Control Engineering Practice. 1999, vol. 7, issue 12, pp. 1483–1488. doi: 10.1016/S0967-0661(99)00115-X

Pu J., Moore P. R., Wong C. B. Smart components-based servo pneumatic actuation systems. Microprocessors and Microsystems. 2000, vol. 24, issue 2, pp. 113–119. doi: 10.1016/S0141-9331(99)00073-3

Saravanakumar D., Mohan B., Muthuramalingam T. A review on recent research trends in servo pneumatic positioning systems. Precision Engineering. 2017, vol. 49, pp. 481–492. doi: 10.1016/j.precisioneng.2017.01.014

Magdziak Ł., Malujda I., Wilczyński D., Wojtkowiak D. Concept of Improving Positioning of Pneumatic Drive as Drive of Manipulator. Procedia Engineering. 2017, vol. 177, pp. 331–338. doi: 10.1016/j.proeng.2017.02.234

Pfeffer A., Glück T., Schausberger F., Kugi A. Control and estimation strategies for pneumatic drives with partial position information. Mechatronics. 2018, vol. 50, pp. 259–270. doi: 10.1016/j.mechatronics.2017.09.012

Šitum Ž., Ćorić D. Position Control of a Pneumatic Drive Using a Fuzzy Controller with An Analytic Activation Function. Sensors. 2022, vol. 22, p. 1004. doi: 10.3390/s22031004

Rager D., Neumann R., Post P., Murrenhoff H. Pneumatische Antriebe für Industrie 4.0 – Pneumatic Drives for Industry 4.0. Fachtagung Mechatronik. 2017, pp. 186–190.

Hufnagl H., Čebular A., Stemler M. Trends in pneumatics – digitalization. Proc. of the Int. Conf. Fluid Power 2021. Maribor, University Press Publ., 2021, pp. 15–28. doi: 10.18690/978-961- 286-513-9.2

Byelikov K. O., Hubarev O. P. Adaptatsiya keruvannya v elektropnevmatychnykh systemakh z dyskretnym prohramnym keruvannyam [Adaptation of control in electropneumatic systems with discrete software control]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2020, no. 1, pp. 18–22. doi: 10.20998/2411-3441.2020.1.03

Ilchmann A., Sawodny O., Trenn S. Pneumatic cylinders: Modelling and feedback force-control. International Journal of Control. 2006, vol. 79, issue 6, pp. 650–661. doi: 10.1080/00207170600645875

Fatyeyev O. M. Pidvyshchennya tekhnichnoho rivnya hidropnevmoahrehativ za rakhunok syntezu ratsional'nykh skhem: dys. … kand. tekhn. nauk 05.05.17 [Increase of a technological level of hydropneumatic units at the expense of synthesis of rational schemes. Candidate eng. sci. diss. (Ph. D.)]. Kharkiv, 2012. 165 p.

Sokol Ye., Cherkashenko M., Potetenko O., Fatyeyev O., Hasyuk O., Hryb O. Hidropnevmoahrehaty [Hydraulic and pneumatic units]. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2019. 184 p.

Fatyeyev O. M., Fatieieva N. M., Shevchenko N. H. Dynamichnyy analiz pozytsiynykh pnevmoahrehativ [Dynamic analysis of position pneumatic units]. Bulletin of the National Technical University "KhPI". Series: Hydraulic machines and hydraulic units. Kharkiv, NTU "KhPI" Publ., 2019, no. 2, pp. 97–105. doi: 10.20998/2411- 3441.2019.2.12

Rogovyi A. S. Vykorystannya metodiv chyslovoho vyrishennya zadach inzhenernoho analizu [Using of numerical solution methods of engineering analysis problems]. Kharkiv, KhNADU Publ., 2019. 112 p.

Cherkashenko M., Gusak O., Fatyeyev A., Fatieieva N., Gasiyk A. Model of the Pneumatic Positional Unit with a Discrete Method for Control Dynamic Characteristics. Advances in Design, Simulation and Manufacturing V. DSMIE 2022. Lecture Notes in Mechanical Engineering. Cham, Springer Publ., 2022, pp. 81–90. doi: 10.1007/978-3-031-06044-1_8