Способ и устройство для управления пневматическим исполнительным механизмом двойного действия - RU2020112764A

1. Способ управления пневматическим исполнительным механизмом двойного действия, причем исполнительный механизм содержит приводимый в действие поршень и две воздушные полости, при этом давление в одной полости вызывает усилие на поршне в одном направлении, в то время как давление в другой полости вызывает усилие на поршне в противоположном направлении, причем способ управления пневматическим исполнительным механизмом включает получение ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма и получение заданного значения для положения исполнительного механизма; измерение положения исполнительного механизма; вычисление числового показателя жесткости исполнительного механизма; вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма; и активацию пневматических устройств для регулировки давлений в воздушных полостях исполнительного механизма при поступлении управляющих сигналов.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что получение ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма включает получение заданного значения для числового показателя жесткости исполнительного механизма и вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма включает вычисление управляющих сигналов для одновременного уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма и ошибки в числовом показателе жесткости исполнительного механизма.

3. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вычисление управляющих сигналов для одновременного уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма и ошибки в числовом показателе жесткости исполнительного механизма включает вычисление для каждого из двух управляющих сигналов взвешенной суммы (i) ошибки в положении исполнительного механизма, (ii) скорости перемещения исполнительного механизма и (iii) ошибки в числовом показателе жесткости исполнительного механизма.

4. Способ по любому из предшествующих пунктов, дополнительно включающий измерение давлений в каждой из воздушных полостей исполнительного механизма и использование измеренных давлений при вычислении числового показателя жесткости исполнительного механизма.

5. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий вычисление числового показателя жесткости исполнительного механизма с использованием взвешенной суммы давлений в двух воздушных полостях.

6. Способ по любому из предшествующих пунктов, включающий вычисление числового показателя жесткости исполнительного механизма посредством усреднения давлений в двух воздушных полостях.

7. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что получение ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма включает получение заданного значения для числового показателя жесткости исполнительного механизма и вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма включает вычисление управляющих сигналов для одновременного уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма и ошибки в числовом показателе жесткости исполнительного механизма.

8. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что вычисление управляющих сигналов для одновременного уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма и ошибки в числовом показателе жесткости исполнительного механизма включает вычисление для каждого управляющего сигнала (i) взвешенной суммы ошибки в положении исполнительного механизма, (ii) скорости перемещения исполнительного механизма и (iii) ошибки в числовом показателе жесткости исполнительного механизма.

9. Способ по любому из предшествующих пунктов, отличающийся тем, что активация пневматических устройств для регулировки давлений в воздушных полостях исполнительного механизма при поступлении управляющих сигналов включает активацию каждого из пневматических устройств для получения постоянной скорости потока в течение продолжительности времени, согласованной со значением соответствующего управляющего сигнала.

10. Система управления пневматическим исполнительным механизмом двойного действия, содержащая интерфейс, выполненный с возможностью получения заданного значения для положения исполнительного механизма и для получения ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма; датчик положения, выполненный с возможностью измерения положения исполнительного механизма; два датчика давления, выполненных с возможностью измерения давлений в каждой из двух воздушных полостей исполнительного механизма, включая первый датчик, выполненный с возможностью измерения значения, характеризующего давление в первой полости, и второй датчик, выполненный с возможностью измерения значения, характеризующего давление во второй полости; электронный блок обработки данных, выполненный с возможностью вычисления числового показателя жесткости исполнительного механизма с использованием измеренных значений, характеризующих давления в двух воздушных полостях, и для вычисления управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма; и преобразователи для преобразования электрических управляющих сигналов в пневматические управляющие сигналы, выполненные с возможностью регулировки давлений в двух воздушных полостях исполнительного механизма согласно управляющим сигналам.

11. Система по п. 10, отличающаяся тем, что электронный блок обработки данных дополнительно выполнен с возможностью вычисления управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма и ошибки в числовом показателе жесткости исполнительного механизма.

12. Система по любому из предшествующих пп. 10, 11, отличающаяся тем, что интерфейс для получения ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма содержит средство для выбора сохраненных значений ограничивающего условия для числового показателя жесткости исполнительного механизма.

13. Способ управления пневматическим исполнительным механизмом двойного действия, причем исполнительный механизм содержит приводимый в действие поршень и две воздушные полости, при этом давление в одной полости вызывает на поршне усилие в одном направлении, в то время как давление в другой полости вызывает на поршне усилие в противоположном направлении, включающий получение заданного значения для положения исполнительного механизма; измерение положения исполнительного механизма; измерение выходных сигналов датчиков, характеризующих давления в двух полостях исполнительного механизма; использование измеренного положения и двух измеренных значений давлений для вычисления управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма; и активацию пневматических устройств для регулировки давлений в воздушных полостях исполнительного механизма при поступлении управляющих сигналов.

14. Способ по п. 13, дополнительно включающий получение ограничивающих условий для значений давлений в двух полостях, причем вычисление управляющих сигналов дополнительно включает вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающих условий для давлений в двух воздушных полостях.

15. Способ по любому из предшествующих пп. 13, 14, отличающийся тем, что ограничивающие условия для значений давлений в двух воздушных полостях содержат минимальное значение давления или давлений в одной или обеих из двух воздушных полостей, и вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающих условий для давлений в двух воздушных полостях включает предотвращение снижения давления или давлений в одной или обеих из двух воздушных полостей ниже минимального значения.

16. Способ по любому из предшествующих пп. 13-15, отличающийся тем, что ограничивающие условия для значений давлений в двух воздушных полостях содержат максимальное значение давления или давлений в одной или обеих из двух воздушных полостей, и вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающих условий для давлений в двух воздушных полостях включает предотвращение подъема давления или давлений в одной или обеих из двух воздушных полостей выше максимального значения.

17. Способ по любому из предшествующих пп. 13-16, отличающийся тем, что ограничивающие условия для значений давлений в двух воздушных полостях содержат заданное значение для давления или давлений в одной или обеих из двух воздушных полостей; и вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающих условий для давлений в двух воздушных полостях включает уменьшение до минимальных значений ошибки в положении и ошибки в давлении в по меньшей мере одной из двух воздушных полостей.

18. Способ по любому из предшествующих пп. 13-17, отличающийся тем, что ограничивающие условия для значений давлений в двух воздушных полостях содержат заданные значения для давлений в обеих из двух воздушных полостей; и вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающих условий для давлений в двух воздушных полостях включает уменьшение до минимальных значений ошибки в положении и среднеквадратичной ошибки в давлениях в двух воздушных полостях.

19. Способ по любому из предшествующих пп. 13-18, отличающийся тем, что ограничивающие условия для значений давлений в двух воздушных полостях содержат заданное значение для показателя давления, вычисленное на основании давлений в двух воздушных полостях; и вычисление управляющих сигналов для регулировки давлений в двух воздушных полостях для уменьшения до минимальных значений ошибки в положении исполнительного механизма с учетом ограничивающих условий для давлений в двух воздушных полостях дополнительно включает уменьшение до минимальных значений ошибки в вычислении показателя давления.

20. Способ по любому из предшествующих пп. 13-19, отличающийся тем, что активация пневматических устройств для регулировки давлений в двух воздушных полостях исполнительного механизма при поступлении управляющих сигналов включает активацию каждого из пневматических устройств для получения постоянной скорости потока в течение продолжительности времени, согласованной со значением соответствующего управляющего сигнала.