автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.06, диссертация на тему:Повышение качества электрогидравлических систем автоматического управления промышленным оборудованием

На правах рукописи

□□3468298

ВОЛКОВ Павел Юрьевич

ПОВЫШЕНИЕ КАЧЕСТВА ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

Специальность 05.13.06 - Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность)

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

с

и

О ДПР 2209

ПЕНЗА 2009

003468298

Работа выполнена в государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет».

Научные руководители: доктор технических наук, доцент

Демин Станислав Борисович; кандидат технических наук, доцент Регеда Владимир Викторович.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Дьячков Юрий Алексеевич; кандидат технических наук Трофимов Анатолий Николаевич.

Ведущая организация - ОАО «Пензадизельмаш» (г. Пенза).

Защита диссертации состоится «21» мая 2009 г., в «14» часов, на заседании диссертационного совета Д 212.186.03 при государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет» по адресу: 440026, г. Пенза, ул. Красная, 40.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Пензенский государственный университет». Автореферат размещен на сайте www.pnzgu.ru

Автореферат разослан 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук,

профессор Соколов В. О.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Одним из основных направлений развития современного машиностроения является автоматизация основных и вспомогательных технологических операций путем использования систем автоматического управления. В промышленности широкое распространение получило гидрофицированное технологическое оборудование, для которого разработаны и используются различные конструкции электрогидравлических систем автоматического управления (САУ).

Одними из основных элементов таких САУ являются электромеханические преобразователи, в которых управляющий электрический сигнал преобразуется в механическое перемещение на входе электрогидравлического усилителя, создающее необходимую разность давлений для перемещения исполнительного органа. Статические и динамические характеристики электромеханического управляющего устройства и их согласование с характеристиками остальных элементов электрогидравлического усилителя оказывают существенное влияние на работу САУ в целом.

Существующие конструкции электромагнитных электромеханических преобразователей, используемых в САУ, обладают рядом известных недостатков, ограничивающих возможность повышения точности позиционирования исполнительного элемента и его быстродействия. Это, прежде всего, наличие специальных уравновешивающих элементов для обеспечения устойчивости подвижного элемента в промежуточных положениях, чувствительность преобразователя к перепадам давления в контурах САУ, возможность залипания якоря в одном из крайних положений.

Указанных недостатков лишены магнитострикционные электромеханические преобразователи (МЭМП), которые обладают более высокой точностью позиционирования (е = ±1 мкм) и быстродействием (длительность переходного процесса I = (4...10)-10"3 с). Однако эти устройства чувствительны к температурным воздействиям, имеющим место при работе промышленного оборудования, и обладают малым диапазоном перемещений, из-за чего до настоящего времени они не нашли широкого применения в гидрофицированных системах управления промышленного оборудования. Известные кон-

струкции МЭМП имеют дрейф рабочей точки более 30 % от всего диапазона перемещений.

В связи с этим разработка конструкции МЭМП с самокомпенсацией температурных деформаций и реализация на ее основе более совершенных магнитострикционных элекгрогидравлических усилителей (МЭГУ) для повышения качества САУ промышленным оборудованием являются актуальной задачей.

Цель работы. Повышение качества электрогидравлических систем автоматического управления промышленным оборудованием путем применения электрогидравлических усилителей, построенных на основе магнитострикционных электромеханических преобразователей.

На основании проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

1. Разработать и исследовать МЭМП с температурной самокомпенсацией деформаций и расширенным диапазоном преобразования.

2. Разработать и исследовать электрогидравлический усилитель, в управляющем каскаде которого использован П-образный МЭМП с самокомпенсацией температурных деформаций.

3. Разработать структуру одноконтурной электрогидравлической САУ на базе МЭГУ с П-образным МЭМП.

4. Разработать структуру многоконтурной электрогидравлической САУ с дополнительным корректирующим контуром, содержащим МЭМП.

5. Разработать математические модели, методики расчета и анализа электрогидравлических САУ, построенных на базе МЭГУ, методики настройки САУ и рекомендации для практического использования полученных результатов.

Методы исследований. Результаты работы получены путем теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием теории автоматического управления, теории электромагнитного поля и теории сплошных сред, метода конечных элементов. Расчеты проводились в программе конечно-элементного анализа ANSYS 8.0 и математическом пакете MATLAB 6.5. Экспериментальные исследования проводились на оригинальном стенде с микропроцессорным управлением от платы ввода/вывода PCI-MIO-16E4 фирмы National Instruments. Регистрация и обработка экспериментальных данных осуществлялись с по-

мощью программного обеспечения, разработанного автором в среде LabView7.1.

Научная новизна.

1. Предложена структура одноконтурной и многоконтурной САУ с оригинальным магнитострикционным электрогидравлическим усилителем, обеспечивающая повышение динамических характеристик гидрофицированных приводов промышленного оборудования.

2. Разработаны математические модели САУ, позволяющие на стадии проектирования с достаточной точностью определять статические и динамические показатели качества САУ промышленным оборудованием.

3. Определены основные параметры настройки САУ, обеспечивающие требуемые характеристики функционирования системы, и разработаны рекомендации по их выбору.

4. Подтверждена принципиальная возможность использования магнитострикционного электромеханического преобразователя с температурной самокомпенсацией в составе магнитострикционного электрогидравлического усилителя.

5. Предложена оригинальная конструкция МЭГУ, у которой дрейф рабочей точки в 5-7 раз меньше, а быстродействие в 1,1 раза выше, чем у известных конструкций с типовыми МЭМП, и в 1,4 раза выше по сравнению с электрогидравлическими усилителями на базе типовых электромагнитных преобразователей.

6. Разработаны математические модели, позволяющие на стадии проектирования определять и анализировать статические и динамические характеристики МЭМП и МЭГУ.

Практическая ценность.

1. В результате проведенных исследований к практическому использованию предложены конструкции МЭМП для реализации САУ промышленным оборудованием, обеспечивающие более высокое быстродействие по сравнению с известными аналогами.

2. Разработана методика расчета МЭМП, позволяющая на стадии проектирования определять пределы и характер изменения основных рабочих характеристик.

3. Предложена структура электрогидравлической следящей САУ приводом подач гидрофицированных станков с ЧПУ, обладающая более высоким быстродействием и точностью отработки программы.

Реализация полученных результатов. Результаты использованы на ОАО «Агроприбор» при модернизации электроэрозионного станка 4Г721М. Расчеты показали, что использование в гидроприводах этих станков МЭГУ позволяет при минимальных затратах в 1,3 раза повысить быстродействие системы управления. Результаты исследований приняты к разработке на ОАО «Пензадизельмаш» при модернизации копировально-прошивочного электроэрозионного станка 4К722АФ1. Применение многоконтурной САУ на основе МЭМП в дополнительном корректирующем контуре позволило в 5-7 раз повысить точность позиционирования при выборке малых зазоров и в 1,4 раза повысить быстродействие привода.

Основные положения, выносимые на защиту;

1. Структура системы автоматического управления на базе оригинального МЭГУ, обеспечивающая повышение быстродействия и точности перемещения рабочих органов технологического оборудования.

2. Оригинальная конструкция МЭГУ на базе МЭМП с температурной самокомпенсацией деформаций.

3. Математические модели электрогидравлической САУ на базе оригинального МЭГУ и ее элементов.

4. Методики теоретических исследований предлагаемой электрогидравлической САУ и ее элементов.

5. Методики экспериментальных исследований предлагаемой электрогидравлической САУ и ее элементов.

Апробация работы.

Основные положения и результаты работы докладывались на Всероссийской научной конференции молодых ученых «Наука, технологии, инновации» (г. Новосибирск, 2004 г.); I Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Робототехника, меха-троника и интеллектуальные системы» (г. Таганрог, 2005 г.); II Международной научно-технической конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (г. Пенза, 2006 г.); I Международной научно-технической конференции «Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами CAD/CAM/CAE/PDM» (г. Пенза, 2007 г.); 4-й Международной научно-практической конференции «Прогрессивные технологии развития» (г. Тамбов, 2007 г.); IV Международной научно-технической

конференции «Проблемы исследования и проектирования машин» (г. Пенза, 2008 г.).

Публикация. По материалам работы опубликовано 10 печатных работ, в том числе 1 печатная работа в издании, рекомендованном ВАК; 5 печатных работ опубликованы без соавторов. Получен 1 патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, 5 разделов, выводов по работе, библиографического списка и приложений, содержит 156 страниц основного текста, в том числе 121 рисунок, 19 таблиц. Список библиографических источников содержит 164 наименования.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы диссертационной работы, сформулированы цель и задачи исследований, научная новизна и основные положения, выносимые на защиту.

В первом разделе рассмотрены основные тенденции развития гидрофицированного оборудования, требования, предъявляемые к САУ и их элементной базе.

Значительный вклад в развитие направлений автоматизации и создания электрогидравлических систем управления технологическим оборудованием внесли известные ученые: Балакшин Б. С., Со-ломенцев Ю. М., Митрофанов В. Г., Корытин А. М., Шаумян Г. А., Кузнецов М. М., Волчкевич Л. И., Замчалов Ю. П., Федотов А. И., Сосонкин В. Л., Трифонов О. Н., Крассов И. М., Лещенко В. А., Хохлов В. А., Попов Д. Н., Пигерт Р., Моль Р., Прегер Э., Майер Р., Иринг Ю. и ряд других отечественных и зарубежных ученых.

Проведен сравнительный анализ принципиальных схем гидрофи-цированных САУ, получивших наибольшее распространение в промышленном оборудовании. Установлено, что наибольшее влияние на статические и динамические характеристики гидрофицированных систем управления оказывают электрогидравлические усилители, показатели качества которых, в свою очередь, зависят от характеристик управляющих электромеханических элементов. На основании проведенного обзора выявлены достоинства и недостатки современных электромеханических преобразователей, приведены их классификация и принципы построения. Показано, что улучшения их ста-

тических и динамических характеристик можно добиться путем применения П-образных МЭМП. Эти устройства обладают: 1) более высоким быстродействием, что выгодно отличает их от пропорциональных электромагнитных преобразователей; 2) стабильностью рабочей точки за счет самокомпенсации тепловых деформаций, что является преимуществом по сравнению с известными МЭМП.

Исследованиям в области магнигострикционяых явлений и устройствам на их основе посвящены работы Харкевича А. А., Михайлова О. П., Белова К, П., Бозорта Р., Ленка А,, Сотскова Б. С., Демина С. Б., Дэй-пино Ж.М. и других отечественных и зарубежных исследователей.

Во втором разделе приведены оригинальная конструкция и математическая модель МЭГУ, в которой электромеханический преобразователь магнитострикционного типа управляет дросселем «сопло-заслонка». Представлены методики расчета основных регулировочных, статических и динамических характеристик устройства. Конструкция оригинального электрогидравлического усилителя (патент № 2293888 РФ), содержащего МЭМП, показана на рисунке 1.

Устройство выполнено по дифференциальной схеме и работает следующим образом. Рабочая жидкость под давлением питания рп

подается через постоянные дроссели в камеры двух неподвижных соосных сопл. Расход жидкости через сопла и, следовательно, смещение х следящего золотника регулируются перемещением Л заслонки, установленной на конце П-образного магнитострикционного элемента, жестко присоединенного к корпусу. Поверх магнитострикционного элемента установлены две управляющие обмотки, включенные таким образом, что, когда на обмотку 1 подается сигнал управления, в обмотке 2 он отсутствует, и наоборот. При отсутствии управляющего сигнала заслонка находится в среднем положении, на расстоянии А/ от кромок сопел, которое выбрано равным максимальной магнитострикционной деформации плеч МИЭ А/ = Ы\ - &12 . В этом положении гидравлические сопротивления сопел уравниваются. При подаче сигнала управления на обмотку 2 последняя создает продольное магнитное поле, которое воздействует на магнито-стрикционный элемент и вызывает смещение заслонки влево на величину А/2 - Подавая сигнал управления на обмотку 1, можно вызвать смещение заслонки вправо на величину А^. Регулируя расход жидкости через сопла, можно изменять положение следящего золотника, а значит, управлять давлением в линиях А, В гидродвигателя.

Перемещение Ь заслонки составит

А = А/ + (Д/] - А/2). (1)

Поскольку только одна из двух обмоток создает магнитострикци-онные деформации, разность (А/] - А/2 )может принимать значения в диапазоне от -А/ до +Л/, а величина А изменяется в пределах от О до 2А/. Заслонка, позиционируемая П-образным магнитострикцион-ным элементом, находится в среднем положении между соплами, даже при отсутствии сигнала управления. Следовательно, после включения МЭМП в работу не требуется выводить магнитострикци-онный элемент в среднее положение, что является обязательным для известных конструкций МЭМП. Диапазон перемещений у предлагаемого МЭМП в 2 раза больше, чем у 1-образного преобразователя с такой же длиной плеча. П-образная форма магнитострикционного исполнительного элемента позволяет уменьшить влияние темпера-

турной погрешности. Действительно, если участки магнитострикци-онного элемента под действием температуры окружающей среды изменят свои размеры на величину Д/у, то фактическое перемещение заслонки будет равно

Н = Л/ + (А 1Т + А/,) - (А 1Т + А/2 ) = А/ + (А/! - А/2 ). (2)

Таким образом, предлагаемая конструкция МЭМП позволяет компенсировать температурные деформации МИЭ, а следовательно, сохранить стабильность положения рабочей точки в процессе функционирования МЭГУ.

Определение статических и динамических характеристик МЭМП и МЭГУ проводилось на основе методов моделирования. Поскольку МЭМП представляет собой систему с распределенными параметрами, то для его исследования в программе А^УЗ была разработана математическая модель с использованием метода конечных элементов. Нагрузка на исполнительный элемент задавалась силой, действующей на заслонку со стороны рабочей жидкости. Результаты моделирования приведены в таблице 1.

Таблица 1 - Основные параметры характеристик МЭМП

Наименование параметра МЭМП

Без самокомпенсации температурных деформаций С самокомпенсацией температурных деформаций

Дрейф рабочей точки, % от диапазона перемещений 30% 5-7 %

Диапазон перемещений (длина /ииэ=310 мм, магнитострикцион- ная постоянная ?,=10010"6 ) 30 мкм (отОдоЗОмкм) 60 мкм (±30 мкм)

Полученные результаты показали, что использование П-образных магнитострикционных преобразователей обеспечивает по сравнению с 1-образными уменьшение дрейфа рабочей точки в 6 раз и увеличение в 2 раза диапазона перемещений. Длительность переходного процесса в П-образном МЭМП не превышает 4,5 мс, что в 2-3 раза меньше, чем у типовых электромагнитных преобразователей.

Анализ результатов моделирования в программном пакете АЫБУЗ позволяет сделать вывод, что для исполнительного элемента

прутка из пермендюра 49КФ2, диаметром ¿/>10 мм, длиной /миэ <350 мм, достаточную точность дает его представление в виде колебательного звена, передаточная функция которого имеет вид

К,

мэмп

^мэмп2'5 +2Пмэмп1 •'$ + 1

(3)

гДе ^мэмп - коэффициент усиления МЭМП; Гмэмп1, Гмэмп2- постоянные времени преобразователя; я- оператор Лапласа. Такой подход позволяет использовать для описания гидроусилителя, которым управляет МЭМП, математические методы теории автоматического управления.

Моделирование магнитострикционного преобразователя в составе двухкаскадного МЭГУ проводилось в программном пакете МАТЬАВ. Определены статические характеристики МЭГУ и его передаточная функция

^мэгу -

К,

мэгу

^мэгуЗ'^ + ^мэгу2'5 + Гмэгу1 + 1

(4)

ГДе Ки

^мэгу - коэффициент усиления МЭГУ, Гмэо,,, Тиэту2, Тмэту3-

постоянные времени устройства. Условие устойчивости МЭГУ (см. рисунок 1), согласно критерию Гурвица, определится следующими выражениями:

„2 ( ^

'мэмп 2

'мэгуЗ

К,

Ор

г

|с„р+сгд)

+-

к

сж 2 Е

>0;

£

мэгу 2

К,

Ор

(Оф + Сгд)

v

*сж

2 Е

+71:

мэмп2

>0;

•^мэгу! -^мэмп!

+ -

К

сж

к,

Ор

К,

мэгу

(^пр + Од )

- А] ' ^МЭМП ' ¿3

А/(Спр+Сгд)

2Кдр-Е

>0;

>0,

(5)

где Kqp = |_LC_3 ■ к ■ dc ■ Д/^'---— - коэффициент усиления МЭГУ по

давлению, dc- диаметр отверстия сопла; Спр, Сгд - соответственно, коэффициенты жесткости пружин золотника и гидродинамической жесткости; р„ - перепад давлений по торцам золотника; ¿4 - площадь поперечного сечения торца золотника; р - плотность рабочей жидкости; Усж- объем рабочей жидкости в полостях гидродвигателя и подводящих каналах; Е - приведенный модуль упругости жидкости и стенок трубопровода; р.с_3 - коэффициент расхода. Как видно из выражения (5), устойчивость МЭГУ определяется в основном динамическими свойствами МЭМП и следящего золотника.

В третьем разделе приведены результаты экспериментальных исследований МЭМП и МЭГУ с целью анализа их влияния на показатели качества САУ в целом. Исследования проведены на специальном стенде с использованием как известных, так и оригинальных методик, и аттестованной контрольно-измерительной аппаратуры. Испытания Г1-образного магнитострикционного преобразователя подтвердили обоснованность принятых при составлении математической модели допущений. Схема стенда и его внешний вид показаны на рисунке 2 ,а и б.

ГЕлзт й неюда/выдадц

Сопло!-..

Золотник.

МЭМП

1,2

Рисунок 2 - Схема стенда для исследования характеристик МЭГУ (а) и его общий вид (б)

Экспериментальная установка позволяет исследовать статические и динамические характеристики МЭМП, а также одно- и двухкас-кадного МЭГУ. Исследования проводились следующим образом. По заданной программе через электронные усилители ЭУ1 и ЭУ2 обмоткам МЭМП сообщались сигналы управления С/уПр, смещающие

заслонку влево или вправо на величину h. Измерение статической

характеристики МЭМП h = f{uyn^ осуществлялось с помощью

датчика положения ДП1. Перепад давления Ар в междроссельных камерах сопл измерялся с помощью тензодатчиков давления ДД1 и ДД2, что позволило получить регулировочные характеристики одно-каскадного МЭГУ типа «сопло-заслонка» Ар- f (/2). Для экспериментального исследования двухкаскадного МЭГУ использовались датчик положения золотника ДП2 и тахогенератор ТГ. Датчик ДП2 измеряет перемещение золотника х, что позволяет построить статическую характеристику вида х - / (Ар). Тахогенератор ТГ присоединен к валу гидромотора ГМ, расход Q^ жидкости через который

регулируется смещением золотника х. С помощью измерения показаний тахогенератора можно получить расходную характеристику ßrp = /(*) Для двухкаскадного МЭГУ. Для регистрации измерений и обработки полученных результатов использовалась ПЭВМ с платой ввода/вывода PCI-MIO-16Е4.

Статическая характеристика МЭМП с исполнительным элементом из сплава 49КФ2, длиной плеча / = 310 мм и диаметром поперечного сечения d= 10 мм, показана на рисунке 3,а. Переходный процесс при движении заслонки из среднего положения в крайнее приведен на рисунке 3,6. Анализ полученных зависимостей показывает, что МЭМП по быстродействию в 2 раза превосходит типовой электромагнитный преобразователь. Проведенные исследования подтвердили, что перепады давления в контурах САУ не оказывают влияния на магнитострикционные деформации. Следовательно, отсутствует возможность залипания заслонки в одном из крайних положений. Это позволяет рекомендовать устройство для управления электрогидравлическими усилителями САУ.

И, мкм 40

30 / /

20 ¡ /

-8,0 -6,0 -4,0 10 -2,0 /2,0 4,0 6,0 8,0

/ 0 -10 иу»

А > -?п

/ / -30

-40

I м

' / л. Перерегулирование ап = 25%

/ Длительность переходного / процесса í, = 4.2 IO"3 с

Время, г| О"3 с

Рисунок 3 - Характеристики МЭМП: (а) статические; (б) динамические

Установлено, что применение П-образного МЭМП в 1,2-1,3 раза повышает быстродействие устройства, но несущественно влияет на его статические характеристики. Это объясняется тем, что гидравлические каскады МЭГУ обладают, как минимум, в 2-3 раза большей инерционностью, чем МЭМП.

Следовательно, чем меньше промежуточных каскадов между МЭМП и рабочим органом САУ, тем большей точности и быстродействия можно добиться. В этой связи интерес представляет не только исследование МЭМП в составе электрогидравлической САУ, но и разработка дополнительных корректирующих контуров, реализованных на основе МЭМП и осуществляющих отработку малых перемещений, которые заведомо не могут быть отработаны основным электрогидравлическим контуром САУ.

В четвертом разделе рассмотрена САУ, в структуре которой использован МЭМП, управляющий положением заслонки в электрогидравлическом усилителе; приведены результаты теоретических и экспериментальных исследований разработанной системы управления с МЭГУ «сопло-заслонка-золотник»; определены диапазоны параметров настройки системы управления, обеспечивающие ее устойчивую работу.

Схема предложенной САУ показана на рисунке 4. Основными элементами САУ являются оригинальный МЭГУ типа «сопло-заслонка-золотник», гидрораспределитель ГР быстрых ходов, а также гидроцилиндр ГЦ, шток которого установлен в двух гидростатических подшипниках ГШ и ГП2. На рисунке также обозначены: Н -насос, Ф1, Ф2 - фильтры, КО, КР. КП - обратный, редукционный и предохранительный клапаны.

типа «сопл о—заел онка-з о лотам к»

Электрогидравлический усилитель с МЭМГ1 регулирует перепад давлений в полостях гидроцилиндра ГЦ, что вызывает поступательное перемещение рабочего органа. Рабочий орган фиксируется с помощью тяги, которая проходит через сквозное отверстие в штоке ГЦ. На случай аварийного отключения питания предусмотрен механизм фиксации рабочего органа, который реализован с помощью пружины ЛР и зажимной цанги. Фактическое положение рабочего органа фиксируется с помощью электрической обратной связи по положению.

Для анализа динамики исследуемой САУ разработана математическая модель, представляющая собой систему дифференциальных и алгебраических уравнений, описывающих движение входящих в ее состав элементов:

1) уравнение электронного усилителя

^упр =иъ-Кк> (6)

где Кц - коэффициент усиления электронного усилителя; - сигнал рассогласования; С/уПр - сигнал управления на обмотке МЭМП;

2) уравнение движения МЭМП

т1 ^4-1 -к тт ■ п\

•1мэмп2 .9 "г-'мэмп2 "Г1 — Лмэмп 'иупр ' )

(1Г ш

3) уравнение движения х гидравлического усилительного элемента (ГУЭ) типа «следящий золотник», при условии, что масса последнего не влияет на динамику звена:

2

--- + -—- +1 = х; (8)

к%(Сщ,+Сгд) 2 Е-Кдр)* А/(С[1р+Сгд)

4) уравнение расхода рабочей жидкости через ГУЭ

<2туэ=Квх-х, (9)

где Кдх- коэффициент усиления ГУЭ по расходу;

5) уравнение расхода исполнительного гидроцилиндра САУ

ф

а/

где - площадь поршня гидроцилиндра;

6) уравнение сил, действующих на поршень гидроцилиндра, при отсутствии нагрузки

+ + = (11)

где Мпр - приведенная масса жидкости в линиях гидродвигателя; М - масса штока гидроцилиндра и электрода-инструмента; /вт- ко-

^ = Оуэ, (Ю)

эффициент вязкого трения; у - перемещение штока гидроцилиндра; р - давление питания;

7) уравнение обратной связи

U0C=K0C-y, (12)

Кос - коэффициент усиления обратной связи;

8) уравнение замыкания САУ

их=иэт-иос, (13)

где U3.( - эталонное напряжение; Uoc - напряжение обратной связи.

После решения системы дифференциальных уравнений с учетом обратной связи по положению получена передаточная функция замкнутой системы автоматического управления

WC3(s) =---^----, (14)

Е5 + Е4 + £3 V +Е2-S-¿+Ex-s + Eq

где Ксау - коэффициент усиления замкнутой САУ; Е0...Е5 - коэффициенты характеристического уравнения системы управления.

Определены диапазоны параметров САУ, обеспечивающие ее устойчивую работу: диапазон магнитострикционных деформаций (ход заслонки) h = ±0,03 мм; давление питания гидроцилиндра Р„ = 0...6,0 МПа, масса подвижных элементов приводов до 100 кг, а также основные показатели качества. Быстродействие предлагаемой САУ составляет 0,022 с, что в 1,4 раза выше, чем у известных систем управления.

Экспериментально установлено, что использование МЭМП для управления гидравлическим усилительным элементом позволяет повысить быстродействие привода в 1,2-1,4 раза по сравнению с типовой САУ, однако несущественно влияет на точность позиционирования рабочего органа. Это обусловлено наличием у гидроцилиндра зоны нечувствительности, по меньшей мере, в 5 раз превышающей зону нечувствительности МЭМП. Для устранения указанного недостатка целесообразно использовать многоконтурные системы управления, в которых малые перемещения (в пределах зоны нечувствительности САУ) отрабатываются корректирующим устройством, включенным параллельно основному контуру.

В пятом разделе предложена структура многоконтурной САУ на основе МЭМП; разработаны методики расчета привода; определены показатели качества системы управления с коректирующим МЭМП;

приведены результаты практического использования предложенного варианта САУ на копировально-прошивочном электроэрозионном станке 4К722АФ1.

Основной задачей автоматизации процесса электроэрозионной обработки является поддержание стабильного межэлектродного зазора умэз, величина которого не превышает 10-100 мкм на чистовых режимах обработки. Существующие электрогидравлические системы управления положением электрода-инструмента обеспечивают точность позиционирования е = ±(5-10) мкм, что не всегда является достаточным. Для повышения точности позиционирования предлагается использовать многоконтурную САУ, схема которой приведена на рисунке 5. На рисунке обозначены: блок управления БУ; ОСП - обратная связь по положению; КЭУ, КМЭМП - корректирующие ЭУ и МЭМП; P(t) - внешнее возмущающее воздействие.

Основной контур - электрогидравлический привод МЭГУ

и,

ЭУ

МЭМП

ГУЭ

БУ

Корректирующий контур -МЭМП внутри ГЦ

КЭУ

КМЭМП

осп

Рисунок 5 - Структурная схема многоконтурной САУ

Разработанная САУ имеет два контура управления - основной и корректирующий. Основной контур включает электронный усилитель ЭУ, МЭМП, ГУЭ типа «сопло-заслонка-золотник», а также рабочий орган, в качестве которого выступает гидроцилиндр ГЦ. Контур имеет быстродействие в 1,3 раза выше, чем типовая САУ, и реализует перемещения уосн.

Для отработки малых перемещений >>к объекта регулирования используется корректирующий контур, в состав которого входят корректирующие электронный усилитель КЭУ и магнитострикционный преобразователь КМЭМП. Последний реализован в виде 1-образного исполнительного элемента, расположенного внутри штока гидроци-

линдра, и выполняет одновременно функцию МЭМП тяги (см. рисунок 4), на которой крепится электрод-инструмент.

Результирующее перемещение объекта регулирования определяется как сумма перемещения штока гидроцилиндра уосн и маг-нитострикционной деформации ук КМЭМП. Такой подход позволяет осуществлять выборку малых зазоров с точностью е = ±1 мкм, которую не может обеспечить электрогидравлический привод основного контура. Блок управления позволяет реализовывать различные алгоритмы управления САУ: например, при постоянном перемещении ГЦ сообщать объекту регулирования ОР колебания амплитудой А-1-30 мкм, частотой до 300 Гц.

Исследования показали, что отработка малых перемещений корректирующим контуром позволяет повысить точность позиционирования при выборке малых зазоров в 5-6 раз. Быстродействие многоконтурной САУ при работе корректирующего контура в 7-10 раз выше, так как магнитострикционный преобразователь непосредственно управляет рабочим органом, минуя более инерционные гидравлические каскады. Таким образом, подтверждается, что магнитострикци-онные электрогидравлические усилители могут быть успешно использованы для повышения качества одноконтурных и многоконтурных электрогидравлических САУ.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана конструкция электромеханического преобразователя магнитострикционного типа, позволяющая в 5-7 раз уменьшить величину дрейфа рабочей точки устройства за счет компенсации температурных деформаций исполнительного элемента. Предлагаемый МЭМП имеет быстродействие более чем в 2 раза выше по сравнению с типовыми электромагнитными преобразователями и нечувствителен к перепадам давления в контурах САУ.

2. Предложены математические модели МЭМП и МЭГУ, позволяющие на стадии проектирования определять их статические и динамические характеристики. Показано, что динамические свойства МЭМП зависят не только от материала магнитострикционного элемента, но от его конструктивных параметров.

3. Установлено, что расхождение теоретических и экспериментальных характеристик МЭМП не превышает 14 %. Экспериментальные исследования МЭГУ позволили выявить расхождение с теоретическими результатами 16 %, что подтверждает обоснованность принятых при создании математических моделей допущений.

4. Получены результаты исследования двухкаскадного МЭГУ, в составе которого использовался оригинальный МЭМП. Длительность переходного процесса для двухкаскадного МЭГУ т = 0,019-0,020 с. Таким образом, быстродействие устройства в 1,2-1,3 раза превосходит известные аналоги при прочих одинаковых характеристиках.

5. Разработаны структуры одноконтурной и многоконтурной электрогидравлических САУ промышленным оборудованием, построенных на базе МЭГУ, а также методики расчета основных характеристик. Приведены требования по настройке системы управления.

6. Проведен анализ устойчивости движения электрогидравлической САУ и с использованием частотного критерия определены диапазоны изменения настройки параметров, обеспечивающих устойчивость ее работы, и области рационального использования системы управления.

7. Установлено, что быстродействие предложенного образца гид-рофицированной САУ составляет т = 0,020-0,027 с, что в 1,4 раза выше, чем у известных систем управления. Применение корректирующего контура позволяет повысить точность позиционирования при выборке малых зазоров в 5-6 раз. Полученные результаты приняты к внедрению на ОАО «Агроприбор» и ОАО «Пензадизельмаш» и использованы при модернизации копировально-прошивочных электроэрозионных станков 4Г721М и 4К722АФ1.

ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ Публикация в издании, рекомендованном ВАК РФ

1. Волков П. Ю. Моделирование электрогидравлического усилителя с магнитострикционным электромеханическим преобразователем / П. Ю. Волков, С. Б. Демин // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Технические науки. - 2007. - № 3. - С. 91-97.

Публикации в других изданиях

2. Волков П. Ю. Принципы построения магнитострикционных электрогидравлических усилителей для технологического оборудования / П. Ю. Вол-

ков, С. Б. Демин // Наука, технологии, инновации : сб. докл. Всерос. науч. конф. молодых ученых : в 6 ч. - Новосибирск : Изд-во НГТУ, 2004. - Ч. 3. -С. 13-14.

3. Волков П. Ю. Магнитострикционный электрогидравлический усилитель / П. Ю. Волков, В. В. Регеда // Математическое и компьютерное моделирование естественно-научных и социальных проблем : сб. ст. I Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза : ПДЗ, 2007. - С. 94-96.

4. Волков П. Ю. Магнитострикционные электрогидравлические усилители промышленных роботов с большой грузоподъемностью / П. Ю. Волков // Робототехника, мехатроника и интеллектуальные системы : сб. ст. 1 Всерос. науч. конф. студентов и аспирантов. - Таганрог : Изд-во ТРТУ, 2005. -С. 120-122.

5. Волков П. Ю. Моделирование магнитострикционного электромеханического преобразователя в программе АЫБУБ / П. Ю. Волков // Системы проектирования, моделирования, подготовки производства и управление проектами С АО/САМ/С АЕ/РБМ : сб. ст. Всерос. науч.-практ. конф- Пенза : ПДЗ, 2007.-С. 11-13.

6. Волков П. Ю. Магнитострикционные электромеханические преобразователи гидрофицированного технологического оборудования / П. Ю. Волков // Проблемы исследования и проектирования машин : сб. ст. II Междунар. науч.-техн. конф.- Пенза : ПДЗ, 2006. - С. 51-53.

7. Волков П. Ю. Исследование магнитострикционного электромеханического преобразователя / П. Ю. Волков // Прогрессивные технологии развития : сб. материалов 4-й Междунар. науч.-практ. конф,- Тамбов : ТАМБОВ-ПРИНТ, 2007,- С. 108-111.

8. Волков П. Ю. Установка для экспериментального исследования магнитострикционного электрогидравлического усилителя с управлением от ЭВМ / П. Ю. Волков, А. А. Федяков // Проблемы исследования и проектирования машин : сб. ст. IV Междунар. науч.-техн. конф. - Пенза : ПДЗ, 2008.-С. 56-58.

9. Волков П. Ю. Алгоритм управления плечевым магнитострикционным электромеханическим преобразователем / П. Ю. Волков // Проблемы исследования и проектирования машин : сб. ст. IV Междунар. науч.-техн. конф. -Пенза : ПДЗ, 2008. - С. 56-58.

10. Пат. № 2293888 Российская Федерация, МПК7 П5В 3/00. Магнитострикционный электрогидравлический усилитель / Волков П. Ю., Демин С. Б.; заявитель и патентообладатель Пенз. гос. ун-т. - Заявл. 31.05.2005; опубл. 20.02.2007. Бюл. № 5.-2007.

Волков Павел Юрьевич

Повышение качества электрогидравлических систем автоматического управления промышленным оборудованием

Специальность 05.13.06-Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами

(промышленность) Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

Редактор Т. Н. Судовчихина Технический редактор Н. А. Вьялкова Корректор Ж. А. Лубещова Компьютерная верстка Р. Б. Бердниковой

ИД№ 06494 от 26.12.01

Сдано в производство 13.04.09. Формат 60x84^/16. Бумага писчая. Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,16.

_Заказ № 198. Тираж 100._

Издательство Пензенского государственного университета. 440026, Пенза, Красная, 40.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ВВЕДЕНИЕ.

1 ОБЗОР СОВРЕМЕННЫХ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ СИСТЕМ АВТОМАТИЧЕСКОГО УПРАВЛЕНИЯ

1.1 Состояние вопроса использования электрогидравлических систем автоматического управления (САУ) в промышленности.

1.2 Электрогидравлические усилители и электромеханические преобразователи современных гидрофицированных САУ.

1.3 Магнитострикционные электромеханические преобразователи гидрофицированного промышленного оборудования.

1.4 Принципы построения электрогидравлических усилителей на основе магнитострикционных электромеханических преобразователей.

1.5 Постановка цели и задач исследования.

2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ УСОВЕРШЕНСТВОВАННОГО МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО УСЛИТЕЛЯ

2.1 Магнитострикционный электрогидравлический усилитель с самокомпенсацией тепловых деформаций.

2.2 Математическая модель магнитострикционного электромеханического преобразователя.

2.3 Математическое описание гидравлического усилительного элемента.

2.3.1 Управляющий каскад «сопло-заслонка».

2.3.2 Исполнительный каскад «следящий золотник».

2.4 Математическая модель магнитострикционного электрогидравлического усилителя (МЭГУ).

Выводы по разделу.

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОГО УСИЛИТЕЛЯ

3.1 Методика исследований и экспериментальное оборудование.

3.2 Экспериментальные исследования магнитострикционного преобразователя.

3.2 Экспериментальное исследование гидравлического усилительного элемента.

3. 4 Экспериментальные исследования МЭГУ.

Выводы по разделу.

4 РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЙ САУ ПРОМЫШЛЕННЫМ ОБОРУДОВАНИЕМ

4.1 Обоснование выбора структуры электрогидравлической САУ промышленным оборудованием.

4.2 Определение передаточных функций динамических звеньев электрогидравлической системы автоматического управления.

4.3 Анализ устойчивости и качества работы САУ.

4.4 Экспериментальное исследование характеристик электрогидравлической САУ.

Выводы по разделу.

5 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКИХ САУ В ЭЛЕКТРОЭРОЗИОННЫХ СТАНКАХ

5.1 Физические и технологические особенности процесса электроэрозионной обработки (ЭЭО).

5.2 Определение технологических режимов процесса ЭЭО.

5.3 Электрогидравлические САУ процессом ЭЭО.

5.3.1 Одноконтурная электрогидравлическая система управления.

5.3.2 Многоконтурная электрогидравлическая система управления.

5.4 Показатели качества электрогидравлических САУ.

Выводы по разделу.

Актуальность темы. Анализ тенденций характерных для современного машиностроения показал, что одним из важнейших способов повышения качества выпускаемой продукции является повышение степени автоматизации основных и вспомогательных технологических операций. Основную роль здесь играет разработка и внедрение систем автоматического управления (САУ) промышленным оборудованием.

Обзор литературы показал, что в машиностроении широкое распространение получило гидрофицированное промышленное оборудование, для которого разработаны и используются большое количество электрогидравлических САУ.

Одними из основных элементов таких САУ являются электромеханические преобразователи, в которых управляющий электрический сигнал преобразуется в механическое перемещение на входе электрогидравлического усилителя, создающее необходимую разность давлений, для перемещения исполнительного органа. Статические и динамические характеристики электромеханического управляющего устройства и их согласование с характеристиками остальных элементов электрогидравлического усилителя оказывают существенное влияние на работу САУ в целом.

Существующие конструкции электромагнитных электромеханических преобразователей, используемых в САУ, обладают рядом известных недостатков, ограничивающих возможность повышения точности позиционирования исполнительного элемента и его быстродействия. Это, прежде всего, наличие специальных уравновешивающих элементов для обеспечения устойчивости подвижного элемента в промежуточных положениях, чувствительность преобразователя к перепадам давления в контурах САУ, возможность залипания якоря в одном из крайних положений.

Указанных недостатков лишены магнитострикционные электромеханические преобразователи (МЭМП), которые обладают более высокой точностью позиционирования (е=±1 мкм) и быстродействием (длительность переходного процесса = (4.10)-1(Г3 с). Однако эти устройства чувствительны к температурным воздействиям, имеющим место при работе промышленного оборудования, и обладают малым диапазоном перемещений, из-за чего до настоящего времени они не нашли широкого применения в гидрофицированных системах управления. Известные конструкции МЭМП имеют дрейф рабочей точки более 30% от всего диапазона перемещений.

В связи с этим разработка конструкции МЭМП с самокомпенсацией температурных деформаций и реализация на ее основе более совершенных магни-тострикционных электрогидравлических усилителей (МЭГУ) для повышения качества САУ промышленным оборудованием, является актуальной задачей.

Цель работы. Повышение качества электрогидравлических систем автоматического управления промышленным оборудованием путем применения электрогидравлических усилителей, построенных на основе магнитострикцион-ных электромеханических преобразователей.

На основании проведенного анализа и в соответствии с поставленной целью определены следующие задачи исследования:

1. Разработать и исследовать МЭМП с температурной самокомпенсацией деформаций и расширенным диапазоном преобразования.

2. Разработать и исследовать электрогидравлический усилитель, в управляющем каскаде которого использован П-образный МЭМП с самокомпенсацией температурных деформаций.

3. Разработать структуру одноконтурной электрогидравлической САУ на базе МЭГУ с П-образным МЭМП.

4. Разработать структуру многоконтурной электрогидравлической САУ с дополнительным корректирующим контуром, содержащим МЭМП.

5. Разработать математические модели, методики расчета и анализа электрогидравлических САУ, построенных на базе МЭГУ, методики настройки САУ и рекомендации для практического использования полученных результатов

Методы исследований. Результаты работы получены путем теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования выполнены с использованием теории автоматического управления, теории электромагнитного поля и теории сплошных сред, метода конечных элементов. Расчеты проводились в программе конечно-элементного анализа ANSYS 8.0 и математическом пакете MATLAB 6.5. Экспериментальные исследования проводились на оригинальном стенде с микропроцессорным управлением от платы ввода/вывода PCI-MIO-16E4 фирмы National Instruments. Регистрация и обработка экспериментальных данных осуществлялись при помощи программного обеспечения разработанного автором в среде Lab View 7.1.

Работа состоит из пяти разделов, основных результатов, выводов и рекомендаций, списка литературы и приложений.

Автор выражает благодарность доктору технических наук Демину Станиславу Борисовичу, кандидату технических наук Регеде Владимиру Викторовичу, доктору технических наук Трилисскому Владимиру Овсеевичу, а также всему коллективу кафедры «Металлообрабатывающие станки и комплексы» за внимание и помощь при подготовке диссертационной работы.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Разработана конструкция электромеханического преобразователя маг-нитострикционного типа, позволяющая в 5-7 уменьшить величину дрейфа рабочей точки устройства за счет компенсации температурных деформаций исполнительного элемента. Предлагаемый МЭМП имеет быстродействие в 1,5 раза выше по сравнению с типовыми электромагнитными преобразователями и может работать в средах с различными коэффициентам вязкости рабочей жидкости без заметного ухудшения динамических характеристик.

2. Предложены математические модели МЭМП и МЭГУ, позволяющие на стадии проектирования определять их статические и динамические характеристики. Показано, что динамические свойства МЭМП зависят не только от материала стержня, но от его конструктивных парметров.

3. Установлено, что погрешность адекватности разработанной математической модели МЭМП не превышает 12%, т.е. находится в допустимых пределах. Экспериментальные исследования МЭГУ позволили выявить погрешность расчетов 14%, что подтверждает обоснованность принятых при создании математической модели допущений.

4. Получены результаты исследования одно- и двухкаскадного МЭГУ, в составе которого использовался оригинальный МЭМП. Длительность переходного процесса для однокаскадного МЭГУ т=0,004-0,005 с, для двухкаскадного МЭГУ т=0,0023-0,027 с. Таким образом, быстродействие устройства в 1,2-1,3 раза превосходит известные аналоги при прочих одинаковых характеристиках.

5. Разработана структура электрогидравлической системы управления, построенной на базе МЭГУ, а также методики расчета основных характеристик. Приведены требования по настройке и коррекции системы управления: для САУ с однокаскадным МЭГУ, в котором МЭМП непосредственно управляет потоком рабочей жидкости, определяющее влияние на динамику системы оказывает демпфирование МЭМП и индуктивность управляющих обмоток. Динамические характеристики систем управления с двухкаскадными МЭГУ, в значительной степени определяются исполнительным каскадом.

6. Проведен анализ устойчивости движения электрогидравлической САУ и, с использованием частотного критерия, определены диапазоны изменения настройки параметров, обеспечивающих устойчивость ее работы и области рационального использования системы управления.

7. Установлено, что быстродействие предложенного образца гидрофици-рованной САУ составляет т=0,0023-0,027 с, что в 1,4 раза меньше, чем у известных систем управления. Это позволяет повысить точность отработки программы примерно в 6 раз. Полученные результаты приняты к внедрению на ОАО «Агроприбор» и ОАО «Пенздизельмаш» и использованы при модернизации копировально-прошивочных электроэрозионных станков 4Г721М и 4К722АФ1.

1. Шандров Б.В. Автоматизация производства (металлообработка). М.: Издательский центр «Академия», 2004. — 256 с.

2. Андрианов А.И. Прогрессивные методы технологии машиностроения. М.: Машиностроение, 1975 240 с.

3. Вальков В.М. Автоматизированные системы управления технологическими процессами. / Вальков В.М., Вершинин В.Е. Л.: Машиностроение, 1977.-240 с.

4. Лещенко В.А. Гидравлические следящие приводы станков с программным управлением. М.: Машиностроение, 1975. - 288 с.

5. Электрогидравлические следящие системы.1 Под ред. В.А. Хохлова. -М.: Машиностроение, 1971.

6. Гидравлические и пневматические приводы промышленных роботов и автоматических манипуляторов. /Под. ред. Г.В. Крейнина. М.: Машиностроение, 1993.-300 с.

7. Корытин A.M., Шапарев Н.К. Автоматизация типовых технологических процессов и установок /A.M. Корытин, Н.К. Петров, С.Н. Радимов, Н.К. Щапарев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1988.

8. Гусев A.A. Адаптивные устройства сборочных машин. М.: Машиностроение, 1979. -208 с.

9. Лещенко В.А. Разработка и применение в станках типовых конструкций узлов гидравлических следящих приводов // Гидропередачи и гидроавтоматика. 4.1. М.,1963. С. 12 - 29.

10. Беязов Й.Й. Аналоговые гидроусилители. / Пер с болг. С.И. Нейков-ского. Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1983. - 151 с.

11. Гамынин Н.С. Основы следящего гидропривода. — М.: Оборонгиз, 1962.-293 с.

12. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы. / Башта Т.М., Руднев

13. С.С., Некрасов Б.Б. и др. 2-е изд. перераб. - М.: Машиностроение, 1982. - 423 с.

14. Гидравлические элементы в системах управления.! И.М. Крассов. Изд. 2-е перераб. и доп. — М.: Машиностроение, 1967. 280 с.

15. Гидравлический следящий привод.! Гамынин Н.С. и др. Под ред. В.А. Лещенко. М.: Машиностроение, 1968. - 564 с.

16. Крассов И.М. Гидравлические усилители. М.: Госэнергоиздат, 1959.-38 с.

17. Литвин-Седой М.З. Гидравлический привод в системах автоматики. М.: Машгиз, 1956. - 312 с.

18. Нагорный B.C., Денисов A.A. Устройства автоматики гидро- и пнев-мосистем. М.: Высшая школа, 1991. - 367 с.

19. Хохлов В.А. Основные направления развития гидроавтоматики в СССР и за рубежом. // Гидропередачи и гидроавтоматика. 4.1. М.:1963. -С.61-65.

20. Чупраков Ю.И. Гидропривод и средства гидроавтоматики. М.: Машиностроение, 1979. -232 с.

21. Эрнст В. Гидропривод и его промышленное применение./ Пер с англ. В.В. Иванова. Изд. 1 е. - М.: Машгиз, 1963. - 492 с.

22. Гидравлический привод. / Гавриленко Б.А., Мини В.А., Рождественский С.Н. М.: «Машиностроение», 1968. 502 с.

23. Хохлов В.А. Электрогидравлический следящий привод. М.: Наука, 1964.-231 с.

24. Редъко П.Г. Повышение безотказности и улучшение характеристик электрогидравлических следящих приводов. М.: Янус-K, ИЦ МГТУ «Станкин», 2002.-232 с.

25. Разинцев В.И. Повышение эффективности гидроприводов с дроссельным регулированием. М.: Машиностроение, 1993. 320 с.

26. Свешников В.К. Гидроприводы металлорежущих станков и промышленных роботов. Обзор. / Свешников В.К., Столбов Л.С., Усов A.A. М.: НИИмаш, 1983.

27. Кузнецов М.М. Автоматизация производственных процессов. М.: «Высшая школа», 1978. -413 с.

28. Михеев Ю.Е. Системы автоматического управления станками. / Михеев Ю.Е., Сосонкин B.JI. М.: Машиностроение, 1978. — 264 с.

29. Мясников В. А. Автоматизированные и автоматические системы управления технологическими процессами. / IvIncnuKoe В.А., Вальков В.М., Омельченко И.С. -М.: Машиностроение, 1978. -232 с.

30. Попов Д.Н. Динамика и регулирование гидро- и пневмосистем М.: Машиностроение, 1987. — 464 с.

31. Хохлов В.А. Гидравлические усилители мощности. М.: Изд-во АН СССР, 1961.- 104 с.

32. Разинцев В.И. Электрогидравлические усилители мощности. М.: Машиностроение, - 1980, - 120 с.

33. Свешников В.К., Усов A.A. Станочные гидроприводы: Справочник. — 2-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1988. - 512 с.

34. Попов Д.Н. Механика гидро- и пневмоприводов. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002. 320 с.

35. Бекиров Я.А. Технология производства следящего гидропривода. — М.: Машиностроение, 1977. 200 с.

36. Гамынин Н.С. Динамика быстродействующего гидравлического привода. / Гамынин Н.С., Жданов Ю.К. М.: Машиностроение, 1979. 80 с.

37. Харатьян В.М. Следящие приводы станков с ЧПУ. М.: Машиностроение, 1985 52 с.

38. Башта Т.М. Гидропривод и гидропневмоавтоматика. М.: Машиностроение, 1966. -320 с.

39. Александровский Н.М. Адаптивные системы автоматического управления сложными технологическими процессами / Александровский Н.М., Егоров C.B., Кузин P.E. М.: Энергия, 1973. - 272 с.

40. Балакишн Б.С. Использование систем адаптивного управления дляповышения точности и производительности обработки // Станки и инструмент. — 1972.-№4.-С. 15-18.

41. Самоподнастраивающиеся станки/ Под ред. Б.С. Балакшина. М.: Машиностроение, 1970. — 416 с.

42. Головенков С.Н. Основы автоматики и автоматического регулирования станков с программным управлением. / Головенков С.Н., Сироткин C.B. -М.: Машиностроение, 1988. 288 с.

43. Демидович Б.П. Лекции по математической теории устойчивости. -М.: Наука, 1967.-472 с.

44. Егоров КВ. Основы теории автоматического регулирования. Изд. 2 — е перераб. и доп. М.: Энергия, 1967. - 648 с.

45. Невелъсон М.С. Автоматическое управление точностью металлообработки. Л.: Машиностроение, 1973. - 176 с.

46. Сборник задач по теории автоматического регулирования и управления/ Под ред. В.А. Бесекерского. Изд. 4-е. М.: Наука, 1972. - 587 с.

47. Богатый В.В. Повышение качества систем автоматического управления приводами гидрофицированного технологического оборудования на основе совершенствования электромагнитных управляющих. Дис. канд. тех. наук. Саратов, 2005.-223 с.

48. Форенталь В.И. Гидравлические усилители мощности. Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 1997. 106 с.

49. Гойдо М.Е. Гидроапппаратура с пропорциональным электрическим управлением.- Челябинск: Изд-во: ЮУрГУ, 2000. 140 с.

50. Козлов Н.П. Электромагнитные пропорциональные управляющие элементы. / Козлов Н.П., Крассов И.М. М.-Л.: Энергия, 1966. 112 с.

51. Гомельский Ю.С. Электрические элементы электрогидравлических устройств автоматики. М.: Энергия, 1968. — 144с.

52. Сили С. Электромеханическое преобразование энергии. М.: Энергия, 1968.-376 .

53. Ленк А. Электромеханические системы. Системы с распределенными параметрами. М.: Энергоатомиздат, 1982. 472 с.

54. Авторское свидетельство 1201559 А СССР F 15 В 3 / 00. Электрогидравлический усилитель — преобразователь. Ю.А. Петров, В.Е. Никонов, Ю.В. Сысоев, Ю.С. Лаврентьев, Р.И. Казиев. Опубл. 15.02.76.

55. Джагупов Р.Г. Пьезокерамические элементы в приборостроении и автоматике. / Джагупов Р.Г., Ерофеев A.A. Л.: Машиностроение, 1986. 256 с.

56. Патент 2184882(13) С2 Российской Федерации F 15 В 13 / 044. Электрогидравлический распределитель. Штыков В.А., Сосульников Г.Б., Клап-цоваТ.С. Опубл. 10.07.2002.

57. Авторское свидетельство 1606753 AI СССР F 15 В 3 / 12.Электрогидравлический преобразователь. О.П. Бусов, В.И. Громов, Р.В. Соболев, В.Г. Прудников. Опубл. 15.02.76.

58. Белов K.1J. Магнитострикционные явления и их технические приложения. М.: Наука, 1987. 160 с.

59. Бозорт Р. Ферромагнетизм. М.: Изд-во иностр. лит-ры, 1956. 784 с.

60. Вонсовский C.B. Магнетизм. М.: Наука, 1984. 208 с.

61. Буравихин В.А. Практикум по магнетизму. / Буравихин В.А., Шел-ковников В.Н., Карабанова В.П. М.: Высш. школа, 1979. 197 с.

62. Белов К.П. Магнитные превращения. М.: Гос. изд-во физ. мат. литературы, 1959. 260 с.

63. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные характеристики и их практические применения. М.: Мир, 1987. 419 с.

64. Тикадзуми С. Физика ферромагнетизма. Магнитные свойства вещества. М.: Мир, 1983.-304 с.

65. Поливанов К.И, Ферромагнетики. M-JL: Гос. энерг. изд-во, 1957.256 с.

66. Демин С.Б. Магнитострикционные системы для автоматизации технологического оборудования. Пенза: ИИЦ ПТУ, 2002. 182 с.

67. Харкевич А.А. Теория электроакустических преобразователей. Волновые процессы. Том 1. М.:«Наука», 1973.-400 с.

68. Сотсков Б.С. Основы расчета и проектирования электромеханических элементов автоматических и телемеханических устройств. M-JL: «Энергия», 1965. 576 с.

69. Розенблат М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. М., «Изд-во Наука», 1974. — 768 с.

70. Боярченков М.А. Магнитные элементы автоматики и вычислительной техники. / Боярченков М.А., Черкашина А.Г.,М., «Высшая школа», 1976. -383 с.

71. Еремеев И. С. Магнитная техника автоматики и кибернетики. / Еремеев И.С., Сергеев B.C. Справочник. Киев, «Наукова думка», 1970. 319 с.

72. Joshi С. Н. Compact magnetostrictive actuators and linear motors. Presented at actuator 2000 conference. Bremen, Gennany, June, 2000. pp. 145-151.

73. Engdahl G. Design procedures for optimal use of giant magnetostrictive materials in magnetostrictive actuator applications. ACTUATOR 2002, 8th International Conference on New Actuators, 10-12 June 2002, Bremen, Germany. pp. 554-557.

74. Bomba J., Kaleta J. Giant Magnetostrictive Materials (GMM): facilitate of sensor and actuator constructions. AMAS Workshop on Smart Materials and Structures SMART'03. Jadwisin, September 2-5,2003. pp. 337-342.

75. Faidley LeAnn, Lund B.J., Alison B. F., Calkins F.T. Terfenol-D elasto-magnetic properties under varied operating conditions using hysteresis loop analysis. SPIE Symposium on Smart Structures 3/98 Paper No. 3329 92. pp. 1-10.

76. Михайлов О.П. Теория и расчет магнитострикционных и магнито-упругих устройств автоматизации станков. Дис. докт. тех. наук. Специальность05169. Москва, 1974-465 с.

77. Dapino M.J. Nonlinear and hysteretic magnetomechanical model for magnetostrictive transducers. A dissertation of doctor of philosophy. Ames.: Iowa State University, 1999. pp. 273.

78. Чуриков А.П. Расчет магнтострикционного привода поворота узла станка. // Станки и инструмент. — №11 1969. — С. 13—14 с.

79. Духовный JI.M. Исследование магнитострикционного движителя малых перемещений. / Духовный JI.M., Чечуков Н.Т. // Сборник статей "Метрология, автоматизация и проектирование в машиностроении." Омск, политехи. ин-т, 1972. С. 110-112

80. Блох О.И. Магнитострикционный привод подналадки и подач в прецизионных станках. / Рабинович И.Ш., Рашкович М.П. // Станки и инструмент. -1961. -№4. -С. 12-13.

81. Блох О.И. Определение параметров магнитострикционного привода подач. / Блох О.И., Хохлов Ю.Г. // Станки и инструмент. -1964. №4. - С.13 — 14.

82. Дмитриев Л.Б. Магнитострикционный способ осуществления малых линейных перемещений. / Сб. трудов «исследования в области металлорежущих станков» под ред. Н.С. Ачеркана. М.: Машиностроение, 1964. С. 24-48.

83. Грахов П.А. Магнитострикционпые исполнительные устройства для активной оптики. Развитие теории, исследования характеристик и конструкций. Дис. канд. тех. наук. Специальность 05.13.05. Уфа , 1999 -226 с.

84. Авторское свидетельство 1710864 А1 СССР F 15 В 3 / 00. Электрогидравлический усилитель. Н.П. Шевердин, В.В. Макаров и В.Н. Прошкин.

85. Nealis J.M., Smith R.C. An adaptive control method for magnetostrictive transducers with hysteresis. Technical reports of the Center for Research in Scientific Computation North Carolina State University Raleigh, NC 27695, 2002. pp. 1-6.

86. Nealis J.M., Smith R.C. Robust control of a magnetostrictive actuator. Technical reports of the Center for research in scientific computation North Carolina State University Raleigh, NC 27695, 2003.-pp. 1-12.

87. Патент 2 1 76753(13) С1 Российской Федерации F 15 В 3 / 00. Маг-нитострикционный дифференциальный электрогидравлический усилитель. Три-лисский В.О., Демин С.Б., Ермаков И.А. Опубл. 10.12.2001.

88. Патент 2170370(13) С1 Российской Федерации F 15 В 3 / 00. Маг-нитострикционный электрогидравлический усилитель. Трилисский В.О., Демин С.Б., Ермаков И.А. Опубл. 10.07.2001.

89. Авторское свидетельство 1574922 А1 СССР F 15 В 3 / 00. Электрогидравлический усилитель. М.А. Малишаускас, К.М. Рагульскис, В.Т. Маслов, А.Ф. Войтко. Опубл. 15.02.76. Бюл. 06.

90. Патент № 2293888 (РФ) F15B 3/00. Магнитострикционный электрогидравлический усилитель / Волков П.Ю., Демин С.Б. // Заявитель и патентообладатель Пензенский государственный университет. Заявл. 31.05.2005. Опубл. 20.02.07, Бюл. № 5. 2007.

91. Говорков В.А. Электрические и магнитные поля. M-JT.: Гос. энерг. изд-во, 1960-460 с.

92. Dapino M.J., Smith R.C., Flatau A.B. A structural-magnetic strain model for magnetostrictive transducers. Proceedings of SPIE, Smart Structures and Materials 1999.-pp. 345-356.

93. Lundgren A. On measurement and modeling of 2D magnetization and magnetostriction of SiFe sheets. Stockholm.: KTH Reprocentral, 1999. pp. 229-232.

94. Tan Xiaobo, Baras J.S. Modeling and control of a magnetostrictive actuator. Proceedings of the 41st IEEE Conference on Decision and Control Las Vegas, Nevada USA, December 2002. pp. 866 872.

95. Бекиров Я.А. Силовое воздействие струи рабочей жидкости в гидравлическом дросселе «сопло-заслонка». / Бекиров Я.А., Турбин Б.Г., Иванов В.А. II Вестник машиностроения, 1970. №2. — С. 34-36.

96. Чкалов В.В. Выбор управляющего каскада двухкаскадного высокоскоростного гидрокопировального устройства. // «Гидропривод и гидроавтоматика», Вып. 7, «Техшка», 1971. С. 11-17.

97. Динамика и моделирование гидроприводов станков! А.Х. Хандрос, Е.Г. Молчановский. М.: Машиностроение, 1969. — 156 с.

98. Тверской М.М. Системы автоматического регулирования для повышения точности и производительности токарной обработки// Самоподнастраи-вающие станки. — М.: Машиностроение, 1975. С. 145 -183.

99. Буль О.Б. Методы расчета магнитных систем электрических аппаратов. Программа ANSYS. М.: Изд. Центр «Академия», 2006. 288 с.

100. Вишняков С.В. Расчет электромагнитных полей с помощью программного комплекса ANSYS. / Вишняков С.В., Гордюхина Н.М., Федорова Е.М. М.: Изд-во МЭИ, 2003 г. - 78 с.

101. Волков П.Ю. Моделирование электрогидравлического усилителя с магнитострикционным электромеханическим преобразователем. / С.Б. Демин, П.Ю. Волков // Известия высших учебных заведений. Поволжский регион. Тех-ниче-ские науки. 2007. № 3. С. 91-97.

102. Кисточкгш Е.С. Гидравлические системы и гидрооборудование. 4.4. Гидравлические и электрогидравлические усилители. / Кисточкин Е.С., Агеев Е.И., Соколов Г.С., Стажков С.М. Л.:ЛМИ, 1986. - 88 с.

103. Тревис Дж. LabVíEW для всех. М.:ДМК-Пресс, 2005. 544 с.

104. Суранов А.Я. Lab VIEW 7.1: Справочник по функциям. М.: ДМК-Пресс, 2005.-512 с.

105. Евдокимов Ю. К., Линдвалъ В. Р., Щербаков Г. И. Lab VIEW для радиоинженера. От виртуальной модели до реального прибора. М.:ДМК-Пресс, 2007.-400 с.

106. Федосов В. П., Нестеренко А. К. Цифровая обработка сигналов в Lab VIEW. М.: ДМК-Пресс, 2007. 472 с.

107. Тепло- и массообмен. Теплотехнический эксперимент: Справочник. / Аметистов Е.В., Григорьев В.А., Емцев Б.Т.и др.; Под ред. В.А.Григорьева и В.М.Зорина.- М.: Энергоатомиздат, 1982.- 512 с.

108. Власов В.В. Векторно-энергетический синтез электрогидравлических усилителей мощности. Саратов: Изд-во Саратовского ун-та, 1990. — 120 с.

109. Навроцкий K.JT. Теория и проектирование гидро- и пневмоприводов: М.: Машиностроение. 1991.-384 с.

110. Бурмистров A.A. Разработка и исследование адаптивных электрогидравлических следящих приводов летательных аппаратов. Дис. канд. тех. наук. Специальность 05.09.03. Санкт-Петербург, 1997- 160 с.

111. Тихонов В.П. Усилительные и регулирующие устройства автоматики. ГАЦМиЗ. Красноярск, 1998 88 с.

112. Коваль М.И. Выбор типа следящего привода подачи автоматизированного станка. // Станки и инструмент. 1973. - № 8. - с. 8-11.

113. Казлшрепко В.Ф. Электрические машины и преобразователи сигналов для автоматизированных гидроприводов. / Казмиренко В.Ф., Ковальчук А.К. М.: Радио и связь, 1998. - 64 с.

114. Ламмеранер Й. Вихревые токи. / Ламмеранер Й., Штафль М.М-Л.:Энергия, 1967.-208 с.

115. Попов Е.П. Теория линейных систем автоматического регулирования и управления. М.: Наука, 1989. — 304 с.

116. Динамика гидропривода. /В.Н. Прокофьев и др. М.: Машиностроение, 1972. — 292 с.

117. Ордынцев В.М. Математическое описание объектов автоматизации. М.: Машиностроение, 1965. 360 с.

118. Богданович Л.Б. Гидравлические приводы. Киев.: Вища школа, 1980. -232 с.

119. Бушуев В.В. Гидростатическая смазка в станках. М.: Машиностроение, 1989.- 176 с.

120. Авторское свидетельство 593016 СССР F16 С32 / 06. Гидростатический опорный узел штока гидроцилиндра. Н.Г. Еникеев, Ю.Н. Колмаков, Б.Е. Писанка. Опубл. 15.02.76.

121. Авторское свидетельство 1051339 СССР F16 С32 / 06. Гидростатический подшипник штока гидроцилиндра. А.Я. Широков, В.А. Трощенко, C.B. Шаронов. Опубл. 30.10.83.

122. Лазарев Ю. Моделирование процессов и систем в MATLAB. СПб.: Изд. BHV, 2005.-512 с.

123. Дьяконов В.П. MATLAB 6/6.1/6.5+Simulinc 4/5. основы применения. Полное руководство пользователя. М.: СОЛОН-Пресс, 2002. 768 с.

124. Будников Д.В. Коррекция динамических харакетристик гидравлического сервопривода гидромеханическим двухканальным устройством. // Сб. ртатей «Пневматика и гидравлика. Приводы и системы управления». М.: Машиностроение, 1978.-с. 22-37.

125. Слюсарев А.Н. Гидравлические и пневматические элементы и приводы промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1989. 168 с.

126. Темный В.П. Основы гидроавтоматики. М.: Наука, 1972. 224 с.

127. Барун В. А. Автоматическое управление металорежущих станков. / Барун В.А., Будинский A.A. М.: Машиностроение, 1964. 344 с.

128. Кузнецов Ю.И. Технологическая оснастка для станков с ЧПУ и промышленных роботов. М.: Машиностроение, 1987. — 112 с.

129. Мартынов А.К Автоматизация мелкосерийного механообрабаты-вающего производства на базе станков с ЧЕТУ. / Мартынов А.К., Лившиц В.И. Томск: Изд-во Томск. Ун-та, 1984. 230 с.

130. Смоленцев В.П. Технология электроэрозиопной и электрохимической обработки. / Смоленцев В.П., Болдырев А.И., Смоленг^ев Г.П. // Воронеж: Изд-во Воронеж, гос. техн. ун-та, 2005. 180 с.

131. Электроэрозионная обработка металлов. / Мицкевич М.К., Бушик А.И., Бакуто И.А.; Под ред. И.Г. Некрашевича. Минск.: Наука и техника, 1988. -216с.

132. Фотеев Н.К. Технология электроэрозионной обработки. М.: Машиностроение, 1980. - 184 с.

133. Сарилов М.Ю. Электроэрозионная обработка деталей. Комсомольск-на-Амуре: Изд-во КнАГТУ, 2003. 79 с.

134. Бухаркин Л.Н. Энергия покоряет материалы. М.: Машиностроение, 1983.- 97 с.

135. Могорян Н.В. Электрические методы обработки материалов. Кишинев: Штиинца, 1982. 220 с.

136. Намитоков К.К. Электроэрозионные явления. М.: Энергия, 1978. —456 с.

137. Лившиц А.Л. и др. Электроимпульсная обработка металлов. М.: Машиностроение, 1967. 296 с.

138. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка. Справочник. М.: Машиностроение. 1982. 400 с.

139. Голубятников А.Г. Система автоматического управления процессом электроэрозионной обработки сложнопрофильных поверхностей на получистовых режимах. Дис. канд. тех. наук. Специальность 05.13.07. Уфа , 1993 — 182 с.

140. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. / Б. А. Артамонов, Ю. С. Волков, В. И. Дрожалова. Т. 1. Обработка материалов с применением инструмента. Под ред. В. П. Смоленцева. М.: Высш. школа, 1983.-247с.

141. Размерная электрическая обработка металлов. / Артамонов Б.А., Вишницкий A.A.и др. М.: Высш. школа, 1978. 336 с.

142. Новые технологические процессы электрофизикохимической обработки. / Под ред. A.JI. Лившица. Методические рекомендации. М.: НИИМАШ, 1973.-226 с.

143. Фотеев Н.К. Электрофизические и электрохимические методы обработки формообразующей оснастки. М.: Машиностроение, 1985. — 64 с.

144. Журин A.B. Методы расчета технологических параметров и электродов-инструментов при электроэрозионной обработке. Дис. канд. тех. наук. Специальность 05.03.01 Тула , 2005 132 с.

145. Съянов С.Ю. Технологическое обеспечение качества поверхностного слоя деталей при электроэрозионной обработке. Дис. канд. тех. наук. Специальность 05.02.08. Брянск, 2002- 166 с.

146. Левиисон Е.М. Справочное пособие по электротехнологии. Электроэрозионная обработка материалов. / Левинсон Е.М., Лев C.B. Л.: Лениздат, 1972 -326 с.

147. Кохан Ю.Д. Тенденции развития электроэрозионных вырезных станков. Аналитический обзор. Москва.: ВНИИТЭМР, 1988. 40 с.

148. Никольский A.A. Точные двухканальные следящие электроприводы спьезо-компенсаторами. М.: Энергоатомиздат, 1988. — 160 с.

149. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки. / Под общей редакцией В. А. Волосатова. J1.: Машиностроение, 1988. -719с.

150. Иоффе В.Ф. Автоматизированные электроэрозионные станки. /Иоффе В.Ф., Коренблюм М.В., Шавырин В.А. J1.¡Машиностроение, 1984.-231 с.

151. Приспособления для электрофизической и электрохимической обработки. / В.В. Любимов, Н.И. Иванов, Е.И. Пупков и др. М.: Машиностроение, 1988.- 176 с.

152. Боровик Е.С. Лекции по магнетизму. / Боровик Е.С., Мильнер A.C. Харьков: Изд-во харьковского гос-го ун-та, 1960. 236 с.

153. Злобин В.А. Ферритовые материалы. / Злобин В.А., Андреев В.А., Зворно Ю.С. Л.: Энергия, 1970.-68 с.