高效智能节能泵站的研究

发布时间：2017-10-09 22:32

  本文关键词：高效智能节能泵站的研究

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【摘要】：液压泵站是为液压系统提供动力的液压源装置,目前液压泵站常用的泵有2种：定量泵与变量泵。定量泵排量不能改变,在使用过程中提供给液压系统的流量由调速阀或节流阀调节,多余的流量通过溢流阀流回油箱,因此造成能源的极大浪费；变量泵排量可变,其中以变量柱塞泵为主,但变量柱塞泵结构复杂,加工设备投入大,价格昂贵,另外噪声较大,供货周期长,主要应用于高端液压系统中。由于传统液压泵站效率低,能量浪费严重,因此深入研究高效、智能、节能的新型液压泵站,对促进经济发展、节约能源具有巨大的理论意义和实用价值。本文通过对泵站的控制原理与方式进行分析比较,确定了节能泵站的控制方式及结构组成。将大功率伺服驱动与廉价定量泵结合,通过引入系统运行参数等反馈信号,形成闭环控制方法,经专用控制器处理,实现便捷的位置、速度、压力控制,降低系统的能量损耗,提高系统的效率,通过自动化操作,可实现闭环控制,减少泵的空转时间,提高经济效益。本文以伺服电机驱动内啮合齿轮泵为基础,建立了系统的传递函数,并进行了稳定性研究和仿真分析,证明了节能泵站系统的可靠性,但是系统频响应不高,快速性不足。针对液压系统是一种存在外干扰的不确定性、时变性、非线性系统,建立的数学模型并不精确,而模糊控制是以操作数据和人的经验为基础,不需要被控对象精确的数学模型就可以实现良好的控制效果,采用PID及自整定模糊PID控制策略来提高节能泵站的动态响应,通过仿真分析比较,结果表明PID及自整定模糊PID均可提高节能泵站系统动态响应,而自整定模糊PID可以动态修改控制参数,因而控制效果更为优异。根据节能泵站控制系统要求,采用模块化设计相应的控制方案,并搭建硬件系统平台,设计了一种高效、节能、变流量、智能控制一体化的液压站系统。
【关键词】：节能泵站 伺服电机 数学模型 自整定模糊PID 系统仿真
【学位授予单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-18
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.1.1 液压泵站系统发展11-12
• 1.1.2 变频调速12
• 1.1.3 自动控制理论发展及现状12-13
• 1.2 国内外研究现状13-16
• 1.2.1 国外研究现状13-15
• 1.2.2 国内研究现状15-16
• 1.3 本文主要研究内容16-17
• 1.4 本章小结17-18
• 2 节能泵站工作原理及系统构成18-29
• 2.1 液压泵站概述18-22
• 2.1.1 阀控液压伺服系统18-20
• 2.1.2 变量泵控液压系统20
• 2.1.3 泵转速控制液压系统20-22
• 2.2 节能泵站系统构成22-24
• 2.3 节能泵站液压泵选择24-25
• 2.4 变频调速部分25-28
• 2.4.1 交流伺服电机25-28
• 2.4.2 伺服电机驱动器28
• 2.5 本章小结28-29
• 3 系统建模及仿真分析29-51
• 3.1 伺服电机系统建模29-34
• 3.1.1 伺服电机构成及工作原理29-30
• 3.1.2 建立节能泵站调速系统数学模型30-34
• 3.2 泵控液压缸建模与分析34-40
• 3.3 位移传感器建模40
• 3.4 系统参数对节能泵站的影响40-44
• 3.5 节能泵站位置控制系统数学模型44-50
• 3.5.1 节能泵站系统的数学模型44
• 3.5.2 节能泵站稳定性分析44-46
• 3.5.3 节能泵站系统仿真46-50
• 3.6 本章小结50-51
• 4 控制策略及仿真分析51-65
• 4.1 经典PID控制51-53
• 4.1.1 模拟PID控制51-52
• 4.1.2 数字式PID控制52-53
• 4.2 模糊控制53-55
• 4.3 节能泵站模糊控制设计55-59
• 4.3.1 论域、量化因子、比例因子55
• 4.3.2 模糊化55-56
• 4.3.3 规则库的建立56-58
• 4.3.4 模糊推理和解模糊集58-59
• 4.4 节能泵站仿真及分析59-64
• 4.5 本章小结64-65
• 5 节能泵站控制系统的实现65-77
• 5.1 控制系统硬件组成65-72
• 5.1.1 控制核心器件66
• 5.1.2 交流伺服电机66-68
• 5.1.3 伺服电机驱动器68-69
• 5.1.4 液压动力元件69
• 5.1.5 传感器选型69-72
• 5.2 节能泵站软件设计72-76
• 5.2.1 主程序部分72-74
• 5.2.2 模糊PID控制流程74-76
• 5.3 本章小结76-77
• 6 结论及展望77-78
• 参考文献78-81
• 作者简历81-83
• 学位论文数据集83

【参考文献】

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