基于压力流量双反馈的电控变量泵嵌入式控制系统研究

发布时间：2018-03-15 02:29

  本文选题：电控变量泵　切入点：高速开关阀　出处：《浙江大学》2016年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：变量泵作为液压系统的重要动力元件,广泛应用于冶金、矿山、工程机械、船舶、民航地面设备等液压传动领域。随着自动化技术的发展,人们对于液压系统的要求也逐渐提高,电控变量泵系统因其控制精度高,控制方式灵活等特点而成为变量泵系统的必然发展趋势。本文研究紧密结合国内外电控变量柱塞泵的发展趋势,提出了一种基于ARM嵌入式控制器的电控变量泵系统。电控变量泵系统采用内置传感器进行相关参数的测量,使用高速开关阀作为整个电控变量泵系统的控制阀,通过嵌入式控制器进行程序控制,实现整个变量泵系统的闭环控制。电控变量泵的研究不仅与我国工业装备智能化的要求相一致,也对液压技术的发展起到了推动作用。本论文首先介绍了电控变量泵系统的组成部分,阐述了其工作原理。对于电控变量泵的流量控制、压力控制和功率控制等控制模式进行了控制原理的分析。完成了电控变量泵的结构方案设计,建立电控变量泵的泵体的三维模型。在AMESim软件中建立了液压系统的仿真模型,在LabVIEW软件中建立了控制器的仿真模型,通过联合仿真接口模块实现了二者的联合仿真,验证了电控变量泵系统方案的可行性。完成了电控变量泵嵌入式控制器硬件系统的设计。选择ARM芯片作为本课题所设计的嵌入式控制器的核心元件,运用PWM反接卸荷式功率放大电路进行驱动高速开关阀,并设计相关的外围接口电路,完成整个控制器硬件电路的PCB设计,经过加工焊接制作成实际电路板。设计了电控变量泵嵌入式控制器软件系统,该软件系统包含基于ARM的嵌入式控制器下位机软件系统,基于PC端嵌入式控制器上位机软件系统,基于Android手机端APP软件系统。通过整个嵌入式控制器的软硬件系统完成电控变量泵的闭环控制。设计了电控变量泵的控制特性实验,实验结果表明基于压力流量双反馈的电控变量泵系统的控制方式灵活,控制性能良好。本论文主要内容如下：第一章介绍了基于压力流量双反馈的电控变量泵嵌入式控制系统的研究背景和意义,随后阐述了国内外关于电控变量泵、电液控制器及高速开关阀的研究现状,最后提出了本课题的研究内容。第二章阐述了电控变量泵的组成及原理,分析了流量控制、压力控制和功率控制等不同控制模式的控制原理,通过三维软件完成了电控变量泵的结构方案设计；在AMESim软件中建立液压仿真模型,在LabVIEW软件中建立控制器仿真模型,并通过仿真接口模块实现了二者的联合仿真,通过仿真结果验证方案的可行性。第三章根据整个系统的控制功能需求,完成嵌入式控制器的总体方案设计。确立了以STM32F103ZET6芯片为主控器,完成了包含主控制器模块、电源模块、输入接口模块、功率放大模块、通信模块等在内的各个电路模块的设计。通过电路原理图完成PCB设计,经过加工焊接制作成实际的嵌入式控制器。第四章设计了电控变量泵嵌入式控制器软件系统。软件系统主要包含：基于ARM的嵌入式控制器下位机软件系统,基于PC端嵌入式控制器上位机软件系统,基于Android手机端APP软件系统三个方面。阐述了下位机软件系统各个程序模块设计,上位机软件系统程序设计以及上下位机之间的通信交互。开发基于Android手机端APP软件系统,并借助于WiFi模块实现与嵌入式控制器下位机软件系统的实时通信。第五章设计了电控变量泵的实验方案,通过基于采集卡电控变量泵控制特性实验验证了电控变量泵系统的性能,并最终完成了基于ARM控制器电控变量泵控制特性实验,通过两者的实验结果进行对比,显示了基于ARM控制系统的电控变量泵的优势以及良好的控制性能,也同时验证了研究开发的嵌入式控制器的软硬件系统的良好性能。第六章对全文进行总结,对于今后的研究工作做出展望。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TH137

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本文编号：1614045