The aim of the study is to assess the impact of the pneumatic system structure and the choice of control algorithm for pneumatic distributors on the feasibility of implementing an energy-saving operating mode. This mode involves converting the kinetic energy of moving actuator masses into the potential energy of compressed air, with subsequent recuperation into the network. The objective is achieved by solving the following tasks: implementing pulse and relay control algorithms for various pneumatic drive configurations; investigating the influence of system parameters and control algorithms on the transient process shape and the ability to recuperate energy into the network during braking. During the course of these tasks, it was found that the shape of the transient process is influenced by the braking start moment and its duration, as well as the initial pressure level in the working (piston) chamber. The most significant result is the identification of pneumatic drive structural schemes and control algorithms that enable energy recuperation into the main line during braking, thereby providing a positive energy-saving effect. An analytical description of the sources of compressed air savings during drive operation is also provided. The significance of the results lies in the fact that the obtained schemes, which include braking by altering the connection structure of the pneumatic cylinder chambers, make it possible to implement an energy-saving operating mode. In this mode, the kinetic energy of moving actuator masses is converted into the potential energy of compressed air and is recuperated into the network.
Scopul cercetării este evaluarea influenței structurii sistemului pneumatic și a alegerii algoritmului de control al distribuitoarelor pneumatice asupra posibilității de implementare a unui regim de funcționare economisitor de energie. Acest regim constă în transformarea energiei cinetice a maselor în mișcare ale acționarei în energie potențială a aerului comprimat, cu recuperarea ulterioară a acesteia în rețea. Scopul propus este atins prin rezolvarea următoarelor sarcini: implementarea algoritmilor de control impulsivi și în releu pentru diferite scheme ale acționărilor pneumatice; investigarea influenței parametrilor sistemului și a algoritmilor de control asupra formei procesului tranzitoriu și realizarea recuperării energiei în rețea în timpul frânării. În procesul de rezolvare a acestor sarcini s-a constatat că forma procesului tranzitoriu este influențată de momentul începerii frânării și de durata acesteia, precum și de nivelul inițial al presiunii în camera de lucru (piston). Cel mai important rezultat constă în determinarea schemelor structurale ale acționării pneumatice și a algoritmilor de control care permit realizarea regimului de recuperare a energiei în magistrală în perioada frânării, ceea ce oferă un efect pozitiv de economisire a energiei, precum și o descriere analitică a surselor de economie de aer comprimat în timpul funcționării acționării. Importanța rezultatelor obținute constă în faptul că schemele propuse, cu frânare realizată prin schimbarea structurii conexiunii camerelor cilindrului pneumatic, permit implementarea unui regim de funcționare economisitor de energie, în care energia cinetică a maselor în mișcare este transformată în energie potențială a aerului comprimat și este recuperată în rețea.
Целью исследования является оценка влияния структуры пневмосистемы и выбора алгоритма управления пневмораспределителями на возможность реализации энергосберегающего режима работы, заключающегося в преобразовании кинетической энергии движущихся масс привода в потенциальную энергию сжатого воздуха с последующей рекуперацией ее в сеть. Поставленная цель достигается за счёт решения следующих задач: реализация импульсных и релейных алгоритмов управления для различных схем пневмопривода; исследование влияния параметров системы и алгоритмов управления на форму переходного процесса и осуществление рекуперации энергии в сеть в процессе торможения. В процессе решения поставленных задач было установлено, что на форму переходного процесса влияет момент начала торможения и его длительность, начальный уровень давления в рабочей (поршневой) полости. Наиболее существенным результатом является определение структурных схем пневмопривода и алгоритмов их управления, позволяющих реализовать режим рекуперации энергии в магистраль в период торможения, что обеспечивает позитивный эффект энергосбережения, а также аналитическое описание источников экономии сжатого воздуха при работе привода. Преобразование кинетической энергии движущихся масс в потенциальную энергию сжатого воздуха осуществляется в штоковой полости пневмоцилиндра в момент торможения. Воздух, с давлением выше давления в магистрали, выходящий из поршневой полости, преодолевает силу сопротивления пружины обратного клапана, установленного в линии сброса сжатого воздуха, и поступает в магистраль. Значимость полученных результатов состоит в том, что полученные схемы с торможением за счет изменения структуры подключения полостей пневмоцилиндра, позволяют реализовать энергосберегающий режим работы, при котором кинетическая энергия движущихся масс привода переходит в потенциальную энергию сжатого воздуха и рекуперируется в сеть. Это дает возможность дальнейшего использования этой энергии, повышая уровень энергоэффективный режим работы.