自适应控制变频数字泵的研究

发布时间：2020-04-29 22:54

【摘要】： 液压伺服系统以液体作为工作介质来进行能量传递,目前作为一种常见的伺服系统应用在许多的方面,有结构简单,输出力量大,响应速度快,动作平稳等优点,但是由于液体易泄露造成液压系统的效率较低,能量损失较大,使其在应用方面受到了限制,液压泵作为液压系统的动力源在提高效率方面起到了关键的作用。 排量可变的限压式变量泵在液压调速中作为一种常见的动力装置,变量泵靠电机带动,始终在额定转速下运转,根据外负载(出口压力)的大小自动调节泵的排量,控制系统压力,变量泵的结构相对复杂,泄露严重,效率低下,电机始终处于额定工作状态,能量浪费较大。 随着交流变频技术的发展,变频液压调速技术成为一种全新的液压调速方式,它采用变频器、交流异步电机、定量泵来组成,我们调节电机的转速来实现泵输出流量的改变,依靠变频器改变交流电机电源频率可以实现电机的平稳无极调速,定量泵的排量是不可变的,但是系统的流量可以根据电机的转速来进行调节,进而控制系统输出压力。 本文根据基于变频技术的液压调速系统实际要求,首先介绍液压变频调速的基本原理,结合自适应控制原理构建系统框图,根据PWM变频调速原理,分析三相交流异步电机在变频调速时的机械特性曲线,并对本系统的变频装置进行模块划分,建立以8098单片机为核心的控制系统,控制SPWM专用生成芯片HEF4752芯片产生SPWM脉冲信号,进而控制主电路对电机输出不同频率的交流电,在整个系统中采用速度反馈和压力反馈的双闭环控制系统,并对整个系统进行数学建模,最后运用MATLAB中的Slimulink软件对整个系统建模分析仿真,通过仿真得出响应的系统随负载变化的响应曲线图,从仿真结果上看,基于变频技术的自适应控制变频数字泵节能效果好,机构简单,整个系统方案切实可行。
【图文】：

5图1-1 变频驱动定量泵系统和普通变量泵系统的效率对比[6]1.2.3 变频液压技术的研究背景液压动力传动以其传动平稳、调速方便、功率体积比大，易传递较大的力或者转矩等优良特性在许多领域获得了广泛的应用，但是液压动力传动中泄露成为不可避免的问题，，导致整机系统的效率较低，因此，节能一直是液压动力传动中的主要研究方向之一[6]。 电机变频调速技术依靠改变供电电源的频率就可实现对执行机构的速度调节，电机的输出转矩和转速与负载所需相匹配，负载需要多大的进给速度，电机驱动液压泵就输出多大的流量，能量利用率大大提高。将电机变频调速技术用于液压系统，可以克服液压系统的一些缺点，如简化液压回路，减少液压系统的能量损失，提高系统效率，降低噪声等。其中最重要的是减少液压系统的能量损失

图1-2 图1-3根据限压式变量泵的变量原理，调节泵上的流量调节螺钉来调节变量泵定子与转子的偏心距（叶片泵）控制流量的变化，流量-压力变化曲线图如图1-3所示，变化曲线较为简单，若根据工作需要变化曲线需如图 1-4 所示，用图一中的变量泵系统，需加以自动调节装置来控制变量泵的流量调节螺钉，实现所需变化，整体结构较复杂，而且构件较多，误差和响应速度都会影响到工作效率的提高，电机在整个的工作过程中全部是额定转速满负荷运转，输出功率也是额定功率，但液压系统的需要的功率不一定是电机的额定功率，很多情况下是小于电机额定功率，这时多于的那部分功率就随着溢流阀溢流了，当然这部分的功率就转化成热损耗流失浪费了
【学位授予单位】：烟台大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TH3

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本文编号：2645085