CC BY
7
2. Сизых В.Н., Баканов М.В. Модальное управление мобильным роботом при дифференциальном отклонении колесной пары // Информационные технологии и математическое моделирование в управлении сложными системами. 2019.№1 (2). С. 62-71.
3. Баканов М.В., Данеев А.В., Сизых В.Н. Исследование модального способа построения Simulink-моделей ПИД-регуляторов для динамических систем первого порядка с транспортным запаздыванием // Известия Самарского научного центра Российской Академии наук. Т. 24, № 2, 2022. С. 90-96.
4. Ульянов А.Д. Формирование системы автоматического диагностирования промышленных объектов // Мехатроника, автоматизация и управление на транспорте. Материалы IV Всероссийской научно-практической конференции. 2022. С. 54-58.
5. Булгаков В.В., Кулабухов В.С. Сравнительный анализ формализованных методов синтеза регулятора следящей системы // Приборы. 2013. № 1 (151). С. 39-44.
6. Ziegler J.G., Nichols N.B. Optimum setting for automatic controllers // Trans. ASME. 1942. Vol. 64. P. 759-768.
7. Farhan A.S. New efficient model-based PID design method // European Scientific Journal Edition. 2013. Vol. 9.No. 15. P. 181-190.
Баканов Максим Витальевич, аспирант, maximbakanov@mail. ru, Россия, Иркутск, Иркутский государственный университет путей сообщения,
Данеев Алексей Васильевич, д-р техн. наук, профессор, daneev@mail.ru, Россия, Иркутск, Иркутский государственный университет путей сообщения,
Сизых Виктор Николаевич, д-р техн. наук, профессор, sizvkh_vn@mail.ru, Россия, Иркутск, Иркутский государственный университет путей сообщения
STUDY OF A MODAL METHOD FOR CONSTRUCTING SIMULINK MODELS OF PID CONTROLLERS FOR
DYNAMIC SYSTEMS
M.V. Bakanov, A.V. Daneev, V.N. Sizykh
In the article, based on the principle of dynamic compensation, the method of designing modal PID controllers is substantiated. For second-order dynamic objects in the Matlab/Simulink software environment, a classical PID controller with ideal and real differentiating links was tested. Using the example of a fourth-order object, a comparative analysis of modeling results using the proposed methodology and one of the modifications of the Ziegler-Nichols method is carried out.
Key words: modal control, PID controller, high-pass filter, reduced dynamic object model.
Bakanov Maxim Vitalievich, postgraduate, maximbakanov@mail.ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk State University of Railway Transport,
Alexey Vasilyevich Daneev, doctor of technical sciences, professor, daneev@mail.ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk State University of Railway Transport,
Sizykh Viktor Nikolaevich, doctor of technical sciences, professor, sizykh _vn@mail.ru, Russia, Irkutsk, Irkutsk State University of Railway Transport
УДК 62-82
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-12-175-179
ПРОГРАММА ДЛЯ РАСЧЁТА ПОТЕРЬ ДАВЛЕНИЯ В ГИДРОЛИНИЯХ ГИДРОПРИВОДА
Г.Г. Бурый
В статье приведена актуальность автоматизации расчета параметров гидропривода. Приведена программа для расчета потерь давления в гидролиниях написанная на языке Microsoft Visual Basic. Приведены исходные данные которые заносятся в программу. Далее приведены обозначения и расшифровка расчетных параметров. Изложена суть проведения расчета.
Ключевые слова: гидропривод, гидролинии, программа, давление, расчёт.
Подбор элементов гидропривода дорожной и строительной техники очень трудоёмкий процесс. При многократной необходимости расчета параметров гидропривода крайне необходимо автоматизировать данный процесс. При подборе необходимо учитывать множество параметров. Неверно подобранный агрегат гидропривода может привести к невозможности создания требуемой силы привода или приведет к удорожанию и росту металлоемкости машины. В данной работе приведена программа для
175
быстрого расчета потерь давления в гидролиниях гидропривода. Программа написана на языке программирования Microsoft Visual Basic. [1] Перед рассмотрением программы рассмотрим исходные данные, которые вносятся в программу, а также ячейка Microsoft Excel обозначенная Cells в которой располагается параметр: длина всасывающей гидролинии, м - Cells(2,4); длина напорной гидролинии, м - Cells(2,5); длина исполнительной гидролинии, м - Cells(2,6); длина сливной гидролинии, м - Cells(2,7); количество переходников - Cells(2,8); количество штуцеров - Cells(2,9); количество разъемных муфт - Cells(2,10); количество плавных колен под 90 градусов - Cells(2,11); количество дросселей - Cells(2,12); действительная подача насоса, дм3/с - Cells(16,3); вязкость масла, сСт - Cells(22,3); плотность масла, кг/м3 -Cells(22,5).
Перед переносом программы необходимо внести в ячейки области Excel обозначения рассчитываемых параметров:
«йр вс» - Cells(4,4); «йр нап» - Cells(5,4); «йр сл» - Cells(6,4); «V жд вс» - Cells(7,4); «V жд нап» - Cells(8,4); «V жд сл» - Cells(9,4); «Re вс» - Cells(10,4); «Re нап» - Cells(11,4); «Re сл» -Cells(12,4); «X вс» - Cells(13,4); «X нап» - Cells(14,4); «X сл» - Cells(l5,4); «Д pl вс» - Cells(4,6); «Д pl нап» - Cells(5,6); «Д pl сл» - Cells(6,6); «Д рм вс» - Cells(7,6); «Д рм нап» - Cells(8,6); «Д рм сл» - Cells(13,6); «кмс» - Cells(14,6); «Д р вс» - Cells(15,6); «Д р нап» - Cells(16,6); «Д р сл» - Cells(17,6).
Расшифруем обозначения: внутренний диаметр всасывающей, напорной и сливной гидролинии соответственно, м - «йр вс», «йр нап», «йр сл»; действительная скорость движения жидкости во всасывающей, напорной и сливной гидролинии соответственно, м/с - «V жд вс», «V жд нап», «V жд сл»; число Рейнольдса при расчете всасывающей, напорной и сливной гидролинии соответственно - «Re вс», «Re нап», «Re сл»; коэффициенты путевых потерь при расчете всасывающей, напорной и сливной гидролиний соответственно - «X вс», «X нап», «X сл»; потери давления по длине при расчете всасывающей, напорной и сливной гидролинии соответственно, МПа - «Д р1 вс», «Д р1 нап», «Д р1 сл»; потери давления в местном сопротивлении при расчете всасывающей, напорной и сливной гидролинии соответственно, МПа - «Д рм вс», «Д рм нап», «Д рм сл»; коэффициент местного сопротивления - «кмс»; общие потери давления во всасывающей, напорной и сливной гидролинии соответственно, МПа - «Д р вс», «Д р нап», «Д р сл».
Ор!юп Ехр1юй
Sub davleme0
If Cells(4,4)= "йр вс" Then
Cells(4,5)=((0.004*(Cells(16,3)))/3.768)A0.5
Worksheets("Давление").Select
EM If
If Cells(5,4)= "йр нап" Then Cells(5,5)=((0.004*(Cells(16,3)))/12.56)A0.5 Worksheets("Давление").Select EM If
If Cells(6,4)= "йр сл" Then Cells(6,5)=((0.004*(Cells(16,3)))/6.28)A0.5 Worksheets("Давление").Select EM If
If Cells(7,4)= "V жд вс" Then
Cells(7,5)=(0.004*(Cells(16,3)))/(3.14*Cells(4,5)*Cells(4,5))
Worksheets("Давление").Select
End If
If Cells(8,4)= "V жд нап" Then
Cells(8,5)=(0.004*(Cells(16,3)))/(3.14*Cells(5,5)*Cells(5,5))
Worksheets("Давление").Select
End If
If Cells(9,4)= "V жд сл" Then
Cells(9,5)=(0.004*(Cells(16,3)))/(3.14*Cells(6,5)*Cells(6,5))
Worksheets("Давление").Select
End If
If Cells(10,4)= "Re вс" Then
Cells(10,5)=(Cells(7,5)*Cells(4,5))/(Cells(22,3)*0.000001)
Worksheets("Давление").Select
End If
If Cells(11,4)= "Re нап" Then
Cells(11,5)=(Cells(8,5)*Cells(5,5))/(Cells(22,3)*0.000001)
Worksheets("Давление").Select
End If
If Cells(12,4)= "Re сл" Then
Cells(12,5)=(Cells(9,5)*Cells(6,5))/(Cells(22,3)*0.000001)
Worksheets("Давление").Select
End If
If Cells(10, 5) < 2320 Then Cells(13, 5) = 75 / Cells(10, 5) Worksheets(",3,aBfleHHe").Select End If
If Cells(10, 5) > 2320 Then
Cells(13, 5) = 0.3164 / (Cells(10, 5) A 0.25)
Worksheets(",3,aBfleHHe").Select
End If
If Cells(11, 5) < 2320 Then Cells(14, 5) = 75 / CeUs(11, 5) Worksheets(",3,aBfleHHe").Select End If
If Cells(11, 5) > 2320 Then
Cells(14, 5) = 0.3164 / (Cells(11, 5) A 0.25)
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(12, 5) < 2320 Then Cells(15, 5) = 75 / Cells(12, 5) Worksheets("^,aB^eHHe").Select End If
If Cells(12, 5) > 2320 Then
Cells(15, 5) = 0.3164 / (Cells(12, 5) A 0.25)
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(4,6)= "Apl bc" Then
Cells(4,7)=(Cells(13,5)*Cells(2,4)*Cells(7,5)* Cells(7,5)*Cells(22,5)*0.000001)/(2*Cells(4,5))
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(5,6)= "Apl Han" Then
Cells(5,7)=(Cells(14,5)*Cells(2,5)*Cells(8,5)* Cells(8,5)*Cells(22,5)*0.000001)/(2*Cells(5,5))
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(6,6)= "Apl en" Then
Cells(6,7)=(Cells(15,5)*Cells(2,7)*Cells(9,5)* Cells(9,5)*Cells(22,5)*0.000001)/(2*Cells(6,5))
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(14,6)= "kmc" Then
Cells(14,7)=0.1*Cells(2,8)+0.1*CeUs(2,9)+Cells(2,10)+0.12*Cells(2,11)+2*CeUs(2,12)
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(7,6)= "ApM bc" Then
Cells(7,7)=Cells(14,7)*Cells(7,5)*CeUs(7,5)*CeUs(22,5)*0.0000005
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(8,6)= "ApM Han" Then
Cells(8,7)=Cells(14,7)*Cells(8,5)*CeUs(8,5)*CeUs(22,5)*0.0000005
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(13,6)= "ApM en" Then
Cells(13,7)=Cells(14,7)*Cells(9,5)*Cells(9,5)*Cells(22,5)*0.0000005
Worksheets("^,aB^eHHe").Select
End If
If Cells(15,6)= "Ap bc" Then Cells(15,7)=Cells(4,7)+Cells(7,7) Worksheets("^,aB^eHHe").Select End If
If Cells(16,6)= "Ap Han" Then Cells(15,7)=Cells(5,7)+Cells(8,7) Worksheets("^,aB^eHHe").Select End If
If Cells(17,6)= "Ap en" Then Cells(17,7)=Cells(6,7)+Cells(13,7) Worksheets("^,aB^eHHe").Select End If End Sub
Рассмотрим подробнее суть расчета потерь давления в гидролиниях. Изначально определяются внутренние диаметры всасывающей, напорной и сливной гидролиний. Диаметры определяют исходя из предварительных значений скоростей движения жидкости в гидролиниях. Так во всасывающей гидролинии скорость движения жидкости принимаем 1,2Wc. В напорной гидролинии скорость движения жидкости принимаем 4 м/с. В сливной гидролинии скорость движения жидкости принимаем 2 м/с. Стенка Трубопровода обычно имеет толщину от 2 до 4мм. Далее в программе определяются действительные значения скорости движения жидкости в каждой из гидролиний. Определение проводится по рассчитанным диаметрам гидролиний и действительному значению расхода жидкости. Далее проводится расчет числа Рейнольдса для каждого вида гидролиний. Определяется данный параметр по определенным ранее значениям внутреннего диаметра гидролинии, действительного значения скорости жидкости и кинематического коэффициента вязкости рабочей жидкости. Кинематический коэффициент вязкости рабочей жидкости принимается в зависимости от выбранной марки рабочей жидкости. Затем проводятрасчет коэффициента путевых потерь в зависимости от значения числа Рейнольдса. Если его значение менее 2320, в этом случае расчет проводят для ламинарного режима, если значение превышает 2320, тогда расчет проводят для турбулентного режима. Далее в программе проводится расчет потерь давления по длине всасывающей, напорной и сливной гидролиний. Для определения данного параметра необходимо знать длину гидролинии, внутренний диаметр, действительное значение скорости жидкости, плотность рабочей жидкости и коэффициент путевых потерь. Затем в программе определяются потери давления в местном сопротивлении для всасывающей, напорной и сливной гидролиний. Для определения данного параметра требуется знать плотность рабочей жидкости, действительную скорость движения жидкости, и коэффициент местного сопротивления. Коэффициент местного сопротивления рассчитывается исходя из количества переходников, штуцеров, разъемных муфт, плавных колен 90о и дросселей. Общие потери давления в гидролиниях определяются путем суммирования потерь по длине гидролинии и в местных сопротивлениях.
Параметры в программе рассчитаны по формулам из источников [2,3,4,5,6,7,8,9,10].
Список литературы
1. Гарнаев А.Ю. Самоучитель VBA. 2-е изд., перераб. и доп. СПб.: БХВ-Петербург, 2004.
560 с.
2. Алексеева Т.В. Гидропривод и гидроавтоматика землеройно-транспортных машин. М.: Машиностроение, 1966. 148 с.
3. Беленков Ю.А., Лепешкин А.В., Михайлин А.А. Гидравлика и гидропневмопривод: учебник. М.: Бастет, 2013. 406 с.
4. Галдин Н.С., Семенова И.А. Гидравлические схемы мобильных машин: учебное пособие. Омск: СибАДИ, 2013. 203 с.
5. Галдин Н.С. Основы гидравлики и гидропривода: учебное пособие. Омск: СибАДИ, 2010.
145 с.
6. Галдин Н.С. Гидравлические машины, объемный гидропривод: учебное пособие. 2-е изд. Омск: СибАДИ, 2014. 272 с.
7. Галдин Н.С., Семенова И.А. Теория и проектирование гидропривода: учебное пособие. Омск: СибАДИ, 2016. 149 с.
8. Галдин Н.С. Элементы объемных гидроприводов мобильных машин. Справочные материалы: учебное пособие. Омск: СибАДИ, 2008. 128 с.
9. Галдин Н.С., Семенова И.А. Гидравлические элементы мобильных машин: учебное пособие. Омск: СибАДИ, 2016. 231 с.
10. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы: учебник / Т.М. Башта [и др.]. 2-е изд., перераб. М.: Альянс, 2013. 423 с.
Бурый Григорий Геннадьевич, канд. техн. наук, доцент, buryy1989@bk.ru, Россия, Омск, Сибирский государственный автомобильно-дорожный университет
A PROGRAM FOR CALCULATING PRESSURE LOSSES IN HYDRAULIC LINES OF A HYDRAULIC DRIVE
G.G. Buriy
The article shows the relevance of automating the calculation of hydraulic drive parameters. A program for calculating pressure losses in hydraulic lines written in Microsoft Visual Basic is given. The initial data that are entered into the program are given. The designations and interpretation of the calculated parameters are given below. The essence of the calculation is explained.
Key words: hydraulic drive, hydraulic lines, program, pressure, calculation.
Buriy Grigoriy Gennadjevich, candidate of technical sciences, docent, buryy1989@bk.ru, Russia, Omsk, Siberian State Automobile and Road University
