变转速齿轮泵输出压力与流量软测量方法研究

发布时间：2017-03-16 19:02

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【摘要】：在液压传动与控制技术中压力和流量是液压系统两个十分重要的参数。实际的液压控制系统中,无论是进行功率效率计算、状态监测、故障诊断,还是对负载进行控制都需要对系统流量或压力进行测量。无论是那种控制都需要对系统的压力或流量进行快速、方便、准确的测量。传统的压力测量多采用感压元件与油液相接触,直接测量压力,虽解决了测量精度和快速性问题,但也带来了新的问题如安装不便、对油液流态产生扰动等;传统的流量测量多采用运动元件与油液相接触,利用力学原理间接测量流量,由于运动元件自身存在惯性及流动状态和油液性质的复杂性,很难对流量快速、精准的测量。本文详细地介绍了一种基于虚拟仪器技术的压力与流量的软测量方法,采用直接采集与压力、流量相关的参数,通过软件实时运算间接获得不易测量的压力、流量信号。实验证明,压力的软测量方法无论在测量精度和响应速度均满足实验要求;流量的软测量方法不仅在测量精度满足实验要求,而且响应速度上均明显好于传统的涡轮流量传感器。同时,实现了系统压力与流量的同步便捷测量。本文主要研究工作如下:1)建立永磁伺服电机驱动定量泵液压动力系统数学模型,包括永磁同步电机、齿轮泵、比例溢流阀模拟加载等数学模型。2)根据永磁伺服电机驱动定量泵液压动力系统动力学关系初步建立压力、流量软测量数学模型并对模型进行修正。3)利用Matlab仿真找出与变转速齿轮泵输出压力、流量直接或间接相关的因素,为软测量选取合适的参量提供依据,同时也验证了软测量模型的可行性。4)利用LabVIEW虚拟技术,在试验台上实现压力、流量在线测量。5)分别对压力、流量软测量模型进行静态、动态分析评价。6)软测量模型在闭环控制及流体瞬时功率监测中的应用。
【关键词】：永磁伺服电机 流体压力软测量 流体流量软测量 虚拟仪器
【学位授予单位】：西安建筑科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 课题的研究背景10
• 1.2 压力与流量测量的一般叙述10-12
• 1.3 压力与流量非插入式间接测量发展现状12-13
• 1.4 本文研究的主要内容及方法13-16
• 1.4.1 本文研究的主要内容13-14
• 1.4.2 本文研究的主要方法14-16
• 2 测量模型建模与仿真16-44
• 2.1 液压动力系统实验台16-17
• 2.1.1 液压动力系统实验台简介16
• 2.1.2 液压动力系统的工作原理16-17
• 2.2 液压系统建模17-24
• 2.2.1 永磁同步伺服电机模型17-19
• 2.2.2 永磁同步电机控制方式19-21
• 2.2.3 齿轮泵数学模型21-22
• 2.2.4 比例溢流阀数学模型22-24
• 2.3 建立压力与流量软测量模型24-27
• 2.3.1 压力软测量模型24
• 2.3.2 流量软测量模型24-27
• 2.4 测量系统模型仿真27-29
• 2.4.1 MATLAB简介27
• 2.4.2 Simulink工具箱简介27
• 2.4.3 测量系统Simulink仿真模型的建立27-29
• 2.5 模型仿真结果与分析29-42
• 2.5.1 模型压力型仿真结果与分析30-36
• 2.5.2 模型转速型仿真结果与分析36-40
• 2.5.3 流量软测量模型分析40-42
• 2.6 本章小结42-44
• 3 测量系统硬件平台44-60
• 3.1 液压测控系统硬件概述44-45
• 3.2 工控机测控平台45-47
• 3.2.1 工控机测控平台简介45
• 3.2.2 研华工控机简介45-46
• 3.2.3 研华PCI-1711多功能数据采集卡46
• 3.2.4 研华PCLD-8710接线端子板46-47
• 3.3 电机三相电流、电压测量系统47-48
• 3.4 直流配电箱48
• 3.5 温度测量系统48-50
• 3.5.1 温度测量系统原理48-49
• 3.5.2 数字温度表49-50
• 3.6 压力测量系统50-52
• 3.6.1 压力测量系统原理50
• 3.6.2 压力变送器50-52
• 3.7 流量测量系统52-54
• 3.7.1 流量测量系统原理52-53
• 3.7.2 流量计53-54
• 3.8 电机调速控制系统54-56
• 3.8.1 电机调速控制系统原理54
• 3.8.2 永磁同步电机调速系统54-56
• 3.9 电机转速测量系统56-58
• 3.10 模拟加载控制系统58-59
• 3.10.1 模拟加载控制系统原理58
• 3.10.2 比例溢流阀和比例放大器58-59
• 3.11 本章小结59-60
• 4 压力与流量软测量实验研究60-84
• 4.1 虚拟仪器和LabVIEW概述60-61
• 4.2 传感器标定实验61-64
• 4.2.1 标定程序61-62
• 4.2.2 压力传感器标定62
• 4.2.3 流量传感器标定62-64
• 4.3 码盘转速测量实验分析64-66
• 4.4 转矩电流测量实验分析66-69
• 4.5 软测量模型实验分析69-78
• 4.5.1 压力软测量模型静态误差分析69-71
• 4.5.2 压力软测量模型动态分析71-74
• 4.5.3 流量软测量模型静态误差分析74-76
• 4.5.4 流量软测量模型动态分析76-78
• 4.6 软测量模型在液压系统测控中的应用78-81
• 4.6.1 软测量模型在闭环控制中的应用78-80
• 4.6.2 软测量模型在流体瞬时功率监测中的应用80-81
• 4.7 本章小结81-84
• 5 总结和展望84-86
• 5.1 总结84
• 5.2 展望84-86
• 参考文献86-90
• 致谢90-92
• 附录 攻读硕士学位期间发表论文92

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1 黄建华;巧修齿轮泵[J];矿山机械;2001年04期

2 代彦斌,陈克荣,舒丽;挤出塑料的齿轮泵设计[J];机械管理开发;2001年S1期

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本文编号：252169