基于数字先导流量放大阀负载口独立控制系统速度特性研究

发布时间：2017-03-23 16:06

  本文关键词：基于数字先导流量放大阀负载口独立控制系统速度特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：负载口独立控制技术采用双阀芯结构独立调节执行器进出口节流面积,通过增加系统控制自由度来改善液压系统的操控性能和节能效果难以同时达到最优的问题。目前在对系统的研究中,使用的流量阀多为电液比例阀或伺服阀,系统控制信号为模拟量。数字阀作为一种新兴的液压元件,不需要D/A转换,可实现与计算机直接连接,同时具有结构简单、工艺性好、抗干扰和抗污染能力强、工作稳定可靠等优点,已成为液压控制系统的发展趋势。目前使用的数字阀多为高速开关阀,由于其自身结构的限制,数字阀只能应用于先导控制和小流量控制的场合。本文提出了以数字阀为先导级,以Valvistor阀为主级的新型数字先导流量放大阀,并将该阀应用于负载口独立控制系统中,在实现阀控缸系统操控性和节能性要求的同时为实现液压系统的智能化控制奠定基础。本文采用的新型数字先导流量放大阀以贵州红林公司生产的HSV3143S3型二位三通常闭型高速开关阀为先导级,VICKERS生产的16通径Valvistor阀为主阀的插装式结构,通过控制数字先导级占空比实现该新型阀的流量控制。应用多学科联合仿真软件SimulationX建立了数字先导流量放大阀模型,对阀流量-占空比特性进行了仿真分析,并通过实验分别测得该阀主级位移-流量特性及先导级占空比-流量特性,验证了仿真模型的正确性,并通过实验对数字先导流量放大阀仿真模型进行了优化修正。为实现液压缸不同工况下的流量压力复合控制,根据新型流量阀的流量控制特性,提出由六个数字先导流量放大阀及三个单向阀组成的负载口独立控制系统液压回路。根据前馈-反馈复合控制策略,采用计算流量反馈的方法实现系统的流量反馈。通过系统控制原理建立仿真模型,根据液压缸不同工况控制特性,对阻抗伸出、超越伸出两种典型工况下的启动、速度阶跃、负载阶跃过程中活塞杆速度控制特性进行了研究,验证了基于数字先导流量放大阀负载口独立控制系统可以实现对液压缸的速度控制。通过理论分析与仿真得出作用于该新型流量阀的载波频率为125Hz、流量阀级间容腔为1L、主阀芯预开口量为0.4mm时,该新型流量阀能够实现对液压缸速度的较优控制。
【关键词】：负载口独立控制系统 数字先导流量放大阀 前馈-反馈复合控制 速度控制
【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;TP273
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-17
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 负载口独立控制技术研究综述10-13
• 1.3 数字先导流量阀研究综述13-15
• 1.4 课题主要研究内容15-17
• 第二章 数字先导流量放大阀数学模型及仿真模型17-29
• 2.1 数字先导流量放大阀原理17-18
• 2.2 数字先导流量放大阀数学模型18-21
• 2.2.1 静态数学模型18-20
• 2.2.2 动态数学模型20-21
• 2.3 基于SimulationX的数字先导流量放大阀仿真模型21-27
• 2.3.1 数字先导流量放大阀模型22-23
• 2.3.2 主级实验验证23-25
• 2.3.3 先导级实验验证25-27
• 2.4 本章小结27-29
• 第三章 负载口独立控制原理29-47
• 3.1 系统原理29-31
• 3.2 系统模型31-35
• 3.3 防气穴控制35-45
• 3.4 本章小结45-47
• 第四章 系统控制器设计47-59
• 4.1 负载特性47-48
• 4.2 系统油源压力48-49
• 4.3 计算流量反馈控制49-57
• 4.3.1 前馈控制51-54
• 4.3.2 反馈控制54-57
• 4.4 本章小结57-59
• 第五章 仿真模型及特性分析59-77
• 5.1 阻抗伸出工况60-66
• 5.1.1 启动61-63
• 5.1.2 速度阶跃63-64
• 5.1.3 负载阶跃64-66
• 5.2 超越伸出工况66-72
• 5.2.1 启动67-68
• 5.2.2 速度阶跃68-70
• 5.2.3 负载阶跃70-72
• 5.3 参数分析72-74
• 5.3.1 载波频率72-73
• 5.3.2 级间容腔73-74
• 5.3.3 主阀芯预开口量74
• 5.4 本章小结74-77
• 第六章 论文总结与工作展望77-79
• 6.1 论文总结77-78
• 6.2 工作展望78-79
• 参考文献79-85
• 致谢85-87
• 攻读硕士学位期间发表的论文87

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