Прогнозування характеристик процесу гальмування дискретного гідроприводу

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.20535/2521-1943.2024.8.1(100).299707

Ключові слова:

гідропривод, дискретна дія, математична модель, моделювання, процеси, навантаження, тертя, гальмування

Анотація

Дослідження виконано за допомогою розробленої математичної моделі дискретного гідравлічного приводу, особливостями якої є врахування нелінійної сили тертя на основі моделі LuGre, двостороннього руху штоку несиметричного гідроциліндра та пружних властивостей рідини. Проведена серія модельних експериментів процесу гальмування гідроприводу в режимі дискретного керування. Визначено кількісні залежності між часом гальмування штока, максимальним піковим тиском в порожнинах гідроциліндру, величиною початкової швидкості штоку та інерційною масою рухомих частин. Результати дослідження дозволяють визначати прогнозний час гальмування штоку та значення максимального пікового тиску для різних умов експлуатації та інерційних навантажень, що може бути використано при налаштуваннях гідроприводу та в процесі проектування.

Посилання

  1. M. A. Novik et al., Multi-position drive (in Ukraine), UA Patent Invention Model UA90383C2, published 26.04.2010.
  2. V. V. Petrenko et al., “Pneumohydraulic multi-position actuator with volumetric hydraulic digital dispenser”, Innovations of youth in mechanical engineering, vol. 2, pp. 104–112, 2020.
  3. M. A. Novik et al., Digital actuator with rotary-translational effect (in Ukraine), UA Patent Utility Model UA66811U, published 25.01.2012.
  4. Bader M. F., “Position Control System of Hydraulic CylinderBased on Microcontroller”, Journal of Engineering and Sustainable Development, vol. 12, pp. 25–39, Sep. 2008.
  5. B. W. Rooks and S. A. Tobias, “A Simple Accurate Positioning System for an Industrial Robot”, Industrial Robot: An International Journal, vol. 1, no. 6, pp. 255–260, Jun. 1974. DOI: https://doi.org/10.1108/eb004450.
  6. Z. Liu, Q. Gao, G. Deng, H. Niu and J. Li, “The position control of hydraulic cylinder based on high-speed on-off valve”, International Journal of Modelling, Identification and Control, vol. 22, no. 1, pp. 54–67, 2014. DOI: https://doi.org/10.1504/IJMIC.2014.063876.
  7. A. Saeedzadeh, S. M. Rezaei and M. Zareinejad, “Energy-efficient position control of an actuator in a digital hydraulic system using on/off valve”, in 2016 4th International Conference on Robotics and Mechatronics (ICROM), Tehran, Iran, 2016, pp. 234–239. DOI: https://doi.org/10.1109/ICRoM.2016.7886852.
  8. Y.U. Juntao et al., “Research on cylinder position control system with high-speed on-off valve drived by piezoelectric”, Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics, vol. 4, pp. 706–714, 2021. DOI: https://doi.org/10.13700/j.bh.1001-5965.2020.0345.
  9. M. B. Rannow and P. Y. Li, “On/off valve based position control of a hydraulic cylinder”, in ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, pp. 141–149, Nov. 2007. DOI: https://doi.org/10.1115/IMECE2007-42590.
  10. Z. H. Liu, Q. H. Gao and H. L. Niu, “The position control of the hydraulic cylinder controlled by the high-speed on-off valve”, Sensors & Transducers, vol. 160, no. 12, pp. 590–601, Dec 2013.
  11. J. Ruan and R. T. Burton, “An electrohydraulic vibration exciter using a two-dimensional valve”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part I: Journal of Systems and Control Engineering, vol. 223, no.2, pp. 135–147, 2009. DOI: https://doi.org/10.1243/09596518JSCE634.
  12. Yan Ren and Jian Ruan, “Theoretical and experimental investigations of vibration waveforms excited by an electro-hydraulic type exciter for fatigue with a two-dimensional rotary valve”, Mechatronics, vol. 33, pp. 161–172, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2015.12.006.
  13. Sojiro Tsuchiya, Hironao Yamada and Takayoshi Muto, “A precision driving system composed of a hydraulic cylinder and high-speed on/off valves”, International Journal of Fluid Power, vol. 2, no. 1, pp. 7–16, 2001. DOI: https://doi.org/10.1080/14399776.2001.10781097.
  14. Takayoshi Muto, Hironao Yamada and Sojiro Tsuchiya, “A Precision Driving System Composed of a Hydraulic Cylinder and High-Speed ON/OFF Valves (Development of the System and Its Application to a Micro-Machine-Tool)”, in SAE Transactions, vol. 111, Section 2: Journal of commercial vehicles, 2002, pp. 484–494. DOI: https://doi.org/10.4271/2002-01-1491.
  15. Q. Gao, Z. Liu, H. Niu and Y. Tang, “Position Control of Hydraulic Cylinder Controlled by High-speed On-off Valve”, Zhongguo Jixie Gongcheng = China Mechanical Engineering, vol. 25, no. 20, pp. 2775-2781, 2014. DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1004-132X.2014.20.014.
  16. Zhihao Liu, Qinhe Gao and Hailong Niu, “The research on the position control of the hydraulic cylinder based on the compound algorithm of fuzzy & feedforward-feedback”, Sensors & Transducers, vol. 162, no. 1, pp. 314-324, 2014.
  17. K. Johanastrom and C. Canudas-de-Wit, “Revisiting the LuGre friction model”, IEEE Control Systems Magazine, vol. 28, no. 6, pp. 101–114, Dec. 2008. DOI: https://doi.org/10.1109/MCS.2008.929425.
  18. Piatkowski Tomasz, “Dahl and LuGre dynamic friction models – The analysis of selected properties“, Mechanism and Machine Theory, vol. 73, pp. 91–100, 2014. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechmachtheory.2013.10.009.
  19. B. Qin, R. Zeng, X. Li and J. Yang, “Design and performance analysis of the hydropneumatic suspension system for a novel road-rail vehicle”, Applied sciences, vol. 11, no. 5, p. 2221, 2021. DOI: https://doi.org/10.3390/app11052221.
  20. P-A. J. Bliman, “Mathematical study of the Dahl's friction model”, European journal of mechanics A. Solids, vol. 11, no. 6, pp. 835–848, 1992.
  21. D. A. Haessig Jr. and B. Friedland, “On the modeling and simulation of friction”, J. Dyn. Sys., Meas., Control, vol. 113, no. 3, pp. 354–362, Sep. 1991. DOI: https://doi.org/10.1115/1.2896418.
  22. C. Iurian, F. Ikhouane, J. Rodellar and R. Griñó, Identification of a system with dry friction, 2005. Available: https://hdl.handle.net/2117/511.
  23. A. Mashayekhi, S. Behbahani, A. Nahvi, M. Keshmiri and M. Shakeri, “Analytical describing function of LuGre friction model”, International Journal of Intelligent Robotics and Applications, vol. 6, no. 3, pp. 437–448, 2022. DOI: https://doi.org/10.1007/s41315-021-00220-0.
  24. G. A. O. Shun-kai, “Hydraulic High-speed Impact Simulation System”, Chinese Hydraulics & Pneumatics, vol. 9, pp. 115-122, 2019. DOI: https://doi.org/10.11832/j.issn.1000-4858.2019.09. 019.
  25. Xiang Shu Jin, Bin Hui Rong and Xue Zhong Tang, “Dynamic Property Simulations of Hydraulic Cylinder Based on Simulink”, Applied Mechanics and Materials, vol. 33, pp. 22–27, 2010. DOI: https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/AMM.33.22.
  26. B. Xu, M. Cheng, H. Yang, J. Zhang and M. Yang, “Safety brake performance evaluation and optimization of hydraulic lifting systems in case of overspeed dropping”, Mechatronics, vol. 23, no. 8, pp. 1180–1190, 2013. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mechatronics.2013.10.005.
  27. M. Despotovic, V. Nedic, D. Despotovic and S. Cvetanovic, “Evaluation of empirical models for predicting monthly mean horizontal diffuse solar radiation“, Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 56, pp. 246–260, 2016. DOI: https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.11.058.

##submission.downloads##

Опубліковано

2024-03-19

Як цитувати

[1]
Ц. Лі і О. Узунов, «Прогнозування характеристик процесу гальмування дискретного гідроприводу», Mech. Adv. Technol., т. 8, вип. 1(100), с. 73–79, Бер 2024.

Номер

Том 8 № 1(100) (2024)

Розділ

Механіка

Ліцензія

Авторське право (c) 2024 Цян Лі, Олександр Узунов

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:

  1. Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY 4.0, яка дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  2. Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  3. Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.