基于二维（2D）伺服阀的双缸同步控制系统研究
发布时间：2022-01-13 07:53
电液伺服系统具有功率重量比大、响应迅速、控制精度高等优点,广泛应用于航空航天、船舶、装备机械等领域。2D伺服阀相对其他伺服阀而言,不仅功率重量比高、体积小、结构简单,而且抗污染能力强,动态性能好,在很多领域得到一定程度的应用。本文主要基于2D伺服阀设计了双缸同步液压控制系统。由于常规PID结构简单、参数整定困难,很难满足实际控制要求,本文提出了一种基于单神经元自适应PID控制的三闭环算法,使液压缸能够精确的到达目标位置,最终实现双缸同步。通过Matlab Simulink仿真和相关实验对双缸同步控制系统进行研究和分析。主要研究内容和成果如下:（1）分析了2D伺服阀工作原理,推导出阀体传递函数,然后对2D伺服阀电-机械转换器的工作原理进行分析,推导出两相混合式步进电机的数学模型。（2）推导出2D阀控非对称液压缸系统数学模型,分别对非对称液压缸位置闭环控制和双缸同步控制进行仿真,仿真表明单神经元自适应PID控制下的双缸同步控制系统具有良好的静态特性。最后分析了非对称液压缸空载下正反向运动的速度之比,为双缸同步控制实验提供了重要参考。（3）设计了双缸同步控制器,主要包含硬件设计和软件设计两部...
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电液伺服阀的同步回路[25]
基于二维（2D）伺服阀的双缸同步控制系统研究13第二章2D伺服阀的数学建模2D伺服阀主要由电-机械转换器和阀体模块组成，其动静态响应特性对双缸同步控制有着很大的影响。本章分别对2D伺服阀阀体和电-机械转换器进行原理分析和数学建模。2.12D伺服阀阀体建模与分析2.1.12D伺服阀的工作原理本文中的双缸同步控制系统主要是在本实验室自主研制的2D伺服阀的基础上进行设计和研究的。1-步进电动机2-阀座3-阀套4-O形圈5-挡板6-盒盖7-紧固螺钉8-同心环9-阀芯10-端盖11-摆轮12-齿轮13-限位销14-电动机安装板15-安装销图2-12D伺服阀的三维图[9]Figure2-1.3Dillustrationof2Dservovalve2D伺服阀的三维图如图2-1所示，它由阀体模块、步进电动机、机械传动机构等部分组成。其中，步进电机采用两相混合式步进电机，它位于阀体上面，尾部装有能够检测同步电机转角的角位移编码器芯片。2D伺服阀中的步进电动机通过齿轮副和2D阀阀芯相连来控制阀芯的运动，并且放大了力矩。其工作原
基于二维（2D）伺服阀的双缸同步控制系统研究23第三章双缸同步控制系统建模与仿真由于结构紧凑、价格低廉和使用方便，非对称液压缸在液压系统中得到了普遍使用。本文主要是在实验室自主研制的2D伺服阀的基础上设计研究双缸同步控制系统，并以非对称液压缸的疲劳试验机为实验平台，研究双缸同步控制系统的同步性能。3.12D阀控非对称液压缸的数学模型2D阀控液压缸的性能参数与2D伺服阀、液压缸和工作负载有着很大的关系。阀控非对称液压缸的原理如图3-1所示，它由对称滑阀和非对称液压缸构成。在对阀控非对称液压缸进行数学建模时，人们往往从阀的流量方程、油缸的流量方程和液压缸的力平衡方程入手。如图所示，P1为无杆腔的压力，Q1为无杆腔的流量，P2为有杆腔的压力，Q2为有杆腔的流量，xv为阀芯轴向位移，y为活塞杆的位移。图3-1阀控非对称液压缸原理图Figure3-1.Valvecontrolledasymmetrichydrauliccylinderschematic阀控非对称液压缸在工作时，有效作用面积不同，这就使得阀的流量方程与活塞的运动方向有关，所以应该分别讨论。在这里，我们假设活塞外伸为液压缸的正向运动，相反活塞内缩为液压缸的反向运动。3.1.1活塞正向运动（1）2D伺服阀流量方程
【参考文献】：
期刊论文
[1]电液位置伺服系统的设计与仿真分析[J]. 盛夕正,钟晓勤,徐轶,纪琦强. 实验室研究与探索. 2019(04)
[2]双缸液压同步控制系统建模及仿真[J]. 汪飞雪,薛雄伟,曹晓明,李雪冰. 锻压技术. 2018(09)
[3]基于液压驱动电液缸伺服控制系统研究[J]. 曲曰阳,盛桂敏,李成凤. 液压气动与密封. 2018(04)
[4]矿井无轨列车组液压同步控制系统研究[J]. 李雨涵,刘磊,黄友鹤. 煤炭技术. 2018(02)
[5]带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究[J]. 彭辉,王军政,沈伟,李多扬. 机械工程学报. 2017(24)
[6]小型无人直升机的无模型自适应鲁棒控制设计[J]. 潘晓龙,鲜斌. 控制理论与应用. 2017(09)
[7]新型同步控制回路设计与分析[J]. 胡浩东,李炳文,戴本圣. 机床与液压. 2016(14)
[8]非对称电液伺服阀控制非对称缸系统仿真分析[J]. 吴广益. 机械工程与自动化. 2016(04)
[9]基于模糊小波神经网络的四旋翼飞行器鲁棒自适应控制[J]. 林文. 长沙航空职业技术学院学报. 2015(04)
[10]基于单神经元PID的双液压缸同步控制技术研究[J]. 宋云艳. 液压气动与密封. 2014(07)
硕士论文
[1]基于电液伺服阀的液压系统控制器的研究[D]. 姚坤杉.江苏科技大学 2019
[2]阀控非对称伺服缸系统的设计与控制策略研究[D]. 刘坤.华南理工大学 2018
[3]集装箱自装卸运输车吊装机构液压同步系统研究[D]. 张铁匠.长安大学 2014
[4]2D阀控单出杆缸及其同步电液数字伺服系统的研究[D]. 李朋.浙江工业大学 2013
[5]电液伺服阀动压反馈特性及测试方法研究[D]. 江金林.华东理工大学 2013
[6]基于STM32F4的RS485通讯管理机的研究[D]. 孟丽华.河北工业大学 2012
[7]电液位置伺服系统的多缸同步控制方法研究[D]. 李志峰.太原科技大学 2010
本文编号：3586024
【文章来源】：浙江工业大学浙江省
【文章页数】：98 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
电液伺服阀的同步回路[25]
基于二维（2D）伺服阀的双缸同步控制系统研究13第二章2D伺服阀的数学建模2D伺服阀主要由电-机械转换器和阀体模块组成，其动静态响应特性对双缸同步控制有着很大的影响。本章分别对2D伺服阀阀体和电-机械转换器进行原理分析和数学建模。2.12D伺服阀阀体建模与分析2.1.12D伺服阀的工作原理本文中的双缸同步控制系统主要是在本实验室自主研制的2D伺服阀的基础上进行设计和研究的。1-步进电动机2-阀座3-阀套4-O形圈5-挡板6-盒盖7-紧固螺钉8-同心环9-阀芯10-端盖11-摆轮12-齿轮13-限位销14-电动机安装板15-安装销图2-12D伺服阀的三维图[9]Figure2-1.3Dillustrationof2Dservovalve2D伺服阀的三维图如图2-1所示，它由阀体模块、步进电动机、机械传动机构等部分组成。其中，步进电机采用两相混合式步进电机，它位于阀体上面，尾部装有能够检测同步电机转角的角位移编码器芯片。2D伺服阀中的步进电动机通过齿轮副和2D阀阀芯相连来控制阀芯的运动，并且放大了力矩。其工作原
基于二维（2D）伺服阀的双缸同步控制系统研究23第三章双缸同步控制系统建模与仿真由于结构紧凑、价格低廉和使用方便，非对称液压缸在液压系统中得到了普遍使用。本文主要是在实验室自主研制的2D伺服阀的基础上设计研究双缸同步控制系统，并以非对称液压缸的疲劳试验机为实验平台，研究双缸同步控制系统的同步性能。3.12D阀控非对称液压缸的数学模型2D阀控液压缸的性能参数与2D伺服阀、液压缸和工作负载有着很大的关系。阀控非对称液压缸的原理如图3-1所示，它由对称滑阀和非对称液压缸构成。在对阀控非对称液压缸进行数学建模时，人们往往从阀的流量方程、油缸的流量方程和液压缸的力平衡方程入手。如图所示，P1为无杆腔的压力，Q1为无杆腔的流量，P2为有杆腔的压力，Q2为有杆腔的流量，xv为阀芯轴向位移，y为活塞杆的位移。图3-1阀控非对称液压缸原理图Figure3-1.Valvecontrolledasymmetrichydrauliccylinderschematic阀控非对称液压缸在工作时，有效作用面积不同，这就使得阀的流量方程与活塞的运动方向有关，所以应该分别讨论。在这里，我们假设活塞外伸为液压缸的正向运动，相反活塞内缩为液压缸的反向运动。3.1.1活塞正向运动（1）2D伺服阀流量方程
【参考文献】：
期刊论文
[1]电液位置伺服系统的设计与仿真分析[J]. 盛夕正,钟晓勤,徐轶,纪琦强. 实验室研究与探索. 2019(04)
[2]双缸液压同步控制系统建模及仿真[J]. 汪飞雪,薛雄伟,曹晓明,李雪冰. 锻压技术. 2018(09)
[3]基于液压驱动电液缸伺服控制系统研究[J]. 曲曰阳,盛桂敏,李成凤. 液压气动与密封. 2018(04)
[4]矿井无轨列车组液压同步控制系统研究[J]. 李雨涵,刘磊,黄友鹤. 煤炭技术. 2018(02)
[5]带补偿因子的双模糊控制在电液伺服阀控非对称缸系统上的应用研究[J]. 彭辉,王军政,沈伟,李多扬. 机械工程学报. 2017(24)
[6]小型无人直升机的无模型自适应鲁棒控制设计[J]. 潘晓龙,鲜斌. 控制理论与应用. 2017(09)
[7]新型同步控制回路设计与分析[J]. 胡浩东,李炳文,戴本圣. 机床与液压. 2016(14)
[8]非对称电液伺服阀控制非对称缸系统仿真分析[J]. 吴广益. 机械工程与自动化. 2016(04)
[9]基于模糊小波神经网络的四旋翼飞行器鲁棒自适应控制[J]. 林文. 长沙航空职业技术学院学报. 2015(04)
[10]基于单神经元PID的双液压缸同步控制技术研究[J]. 宋云艳. 液压气动与密封. 2014(07)
硕士论文
[1]基于电液伺服阀的液压系统控制器的研究[D]. 姚坤杉.江苏科技大学 2019
[2]阀控非对称伺服缸系统的设计与控制策略研究[D]. 刘坤.华南理工大学 2018
[3]集装箱自装卸运输车吊装机构液压同步系统研究[D]. 张铁匠.长安大学 2014
[4]2D阀控单出杆缸及其同步电液数字伺服系统的研究[D]. 李朋.浙江工业大学 2013
[5]电液伺服阀动压反馈特性及测试方法研究[D]. 江金林.华东理工大学 2013
[6]基于STM32F4的RS485通讯管理机的研究[D]. 孟丽华.河北工业大学 2012
[7]电液位置伺服系统的多缸同步控制方法研究[D]. 李志峰.太原科技大学 2010
本文编号：3586024
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