基于数字先导控制的比例流量放大阀特性研究

发布时间：2017-10-25 23:17

  本文关键词：基于数字先导控制的比例流量放大阀特性研究

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【摘要】：数字液压系统是相对于模拟液压系统的一个发展方向,因其可靠性高、鲁棒性强、重复度好、抗污染能力强、与计算机接口方便、可实现无传感器高精度控制等优点,越来越受到人们的关注。数字液压阀作为数字液压系统的关键元件,由于控制流量小,且输出不连续,应用范围受到限制。为解决该问题,本文提出以小流量数字阀为先导级,流量放大原理插装阀为主级的两级比例流量放大阀,实现了先导数字控制与流量连续输出,同时可有效解决数字阀控制流量小的问题。首先,对先导数字阀-高速开关阀性能进行了研究。建立了高速开关阀的动力学方程,对其驱动特性进行了理论分析;在此基础上设计了以单片机为核心的单电源供电、双电压驱动控制电路;针对HSV高速开关阀搭建性能试验平台,对该阀动静态特性进行试验研究,并分析控制参数对性能的影响。最终得出结论:1、动态特性:开启阶段,由于驱动电压较高,压差对响应时间影响不大;保持阶段,由于驱动电压较低,阀的功耗明显降低;关闭阶段,由于保持阶段驱动电压较低,减少了电磁铁的剩磁,同时,稳压管卸荷电路能使其快速卸荷,两者的共同作用缩短了关闭延迟时间,但同时受压差影响。2、静态特性:随着压差增大、控制频率减小,死区和饱和区逐渐减小,线性控制区域逐渐增大。其次,对数字先导控制的比例流量放大阀进行研究。建立了数字先导比例节流阀和调速阀数学模型,并在SimulationX中搭建仿真模型,分析了控制和结构参数对静态和波动特性的影响。结果表明:通过改变先导数字阀控制信号的占空比可实现对节流阀和调速阀流量的比例控制,但不同占空比时,主阀对先导流量的放大倍数不同,放大倍数随占空比增大而增大;但是由于先导数字阀不断开关带来流量波动,当占空比为50%时,流量波动达到最大,通过增加控制腔体积、提高控制信号频率等可以减小流量波动;对于调速阀,由于结构上的限制,预开口量对该阀的精度有很大影响,开口量越大精度越低。最后,搭建先导数字控制的比例节流阀实验平台,对其动静态特性进行了试验研究,进一步验证了该原理阀的可行性;通过改变控制信号占空比可以实现对主阀流量的比例控制。
【关键词】：数字液压 流量阀 开关控制 PWM
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 课题研究意义11-12
• 1.2 数字液压发展现状及研究动态12-20
• 1.2.1 梆梆控制法12-13
• 1.2.2 开关液压技术13-17
• 1.2.3 并联液压技术17-18
• 1.2.4 数字先导控制研究现状18-20
• 1.3 Valvistor阀研究现状20-21
• 1.4 课题主要研究内容21-23
• 第二章 先导数字阀特性研究23-43
• 2.1 先导数字阀工作原理23-24
• 2.2 先导数字阀驱动特性与电路24-33
• 2.2.1 先导数字阀驱动特性24-27
• 2.2.2 先导数字阀驱动电路27-33
• 2.3 先导数字阀特性试验研究33-41
• 2.3.1 先导数字阀性能试验平台33-35
• 2.3.2 先导数字阀动态特性试验研究35-39
• 2.3.3 先导数字阀静态特性试验研究39-41
• 2.4 小结41-43
• 第三章 先导数字控制的比例节流阀仿真研究43-56
• 3.1 先导数字控制的比例节流阀工作原理43-44
• 3.1.1 流量放大原理43-44
• 3.1.2 先导数字比例节流阀工作原理44
• 3.2 先导数字比例节流阀数学模型44-49
• 3.2.1 静态特性数学模型44-46
• 3.2.2 波动特性数学模型46-49
• 3.3 仿真建模建立与验证49-50
• 3.3.1 仿真建模建立49
• 3.3.2 仿真模型验证49-50
• 3.4 仿真结果分析50-54
• 3.4.1 控制容腔对波动特性的影响50-52
• 3.4.2 占空比对静态特性的影响52-53
• 3.4.3 先导流量对波动特性的影响53
• 3.4.4 控制频率对波动特性的影响53-54
• 3.4.5 占空比对波动特性的影响54
• 3.5 小结54-56
• 第四章 先导数字控制的比例调速阀仿真研究56-64
• 4.1 先导数字比例调速阀工作原理56-57
• 4.2 先导数字比例调速阀数学模型57-58
• 4.3 仿真建模建立58-60
• 4.4 仿真结果分析60-63
• 4.4.1 反馈槽预开口对流量的影响60
• 4.4.2 反馈槽宽对流量的影响60-61
• 4.4.3 控制频率对流量的影响61
• 4.4.4 主阀压差对流量的影响61-62
• 4.4.5 占空比对流量的比例控制62-63
• 4.5 小结63-64
• 第五章 先导数字控制的比例节流阀试验研究64-75
• 5.1 引言64
• 5.2 总体试验系统设计64-66
• 5.3 试验系统组成66-68
• 5.3.1 液压泵站66-67
• 5.3.2 数据采集设备67
• 5.3.3 传感器67-68
• 5.3.4 试验过程68
• 5.4 试验结果与分析68-74
• 5.4.1 静态特性68-71
• 5.4.2 动态特性71-74
• 5.5 小结74-75
• 第六章 总结与展望75-77
• 6.1 论文总结75-76
• 6.2 工作展望76-77
• 参考文献77-83
• 致谢83-84
• 攻读硕士学位期间发表的论文84

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本文编号：1095956