Digitaalihydrauliikka syklisen toimilaitteen ominaisuuksien kehittämisessä

Abstract

Diplomityön tarkoituksena oli tutkia digitaalihydrauliikan soveltuvuutta ja sen tuomia ominaisuuksia syklisessä toimilaitteessa, jossa yhdistyvät nopea käyttötaajuus sekä suuret voimat. Digitaalihydraulisella venttiilistöllä varustettua testijärjestelmää vertailtiin perinteisellä servoventtiilillä toteutettuun järjestelmään. Digitaalihydraulinen venttiilistö koostuu kaksiarvoisista on/of -venttiileistä, joita on kytketty tietty määrä rinnakkain. Digitaalihydraulisen venttiilistön läpäisemä tilavuusvirta riippuu käytettyjen venttiileiden läpäisemistä tilavuusvirroista sekä auki olevien venttiileiden yhdistelmistä. Diplomityössä jouduttiin käyttämään on/off-venttiileiden sijasta määriteltyjä proportionaaliventtiileitä, koska riittävän suorituskyvyn omaavia kaupallisia on/off-venttiieitä ei ole tarjolla. Testilaitteen servoventtiili korvattiin digitaalihydraulisella venttiilijärjestelmällä. Testausjärjestelmässä käytettyyn digitaalihydraulisen venttiilistön säätimeen lisättiin sekä vikasietoisia ominaisuuksia että iteratiivinen korjaus, joka korjaa seuraavan syklin parametreja edellisen syklin perusteella. Mittauksista havaittiin, että digitaalihydraulisen järjestelmän suorituskyky oli hieman parempi kuin perinteisellä servoventtiilillä varustetulla järjestelmällä, vaikka virransäätöyksiköissä käytettiin suhteellisen hitaita venttiileitä. Vikasietoinen säätäjä paransi järjestelmän luotettavuutta selkeästi, koska venttiilin kiinni jumiutuminen ei muuttanut järjestelmän vastetta merkittävästi. Iteratiivinen korjaus vaikuttaisi soveltuvan hyvin järjestelmän hitaista muutoksista aiheutuvien virheiden korjaamiseen. Digitaalihydrauliikka näyttäisi soveltuvan erinomaisesti diplomityössä käsiteltyyn sykliseen toimilaitteeseen.