先导式电液比例方向阀控制器的设计

发布时间：2017-03-25 02:01

  本文关键词：先导式电液比例方向阀控制器的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电液比例控制技术是灵活、精准和大传动比的控制方式,在大型机械设备的控制领域应用广泛,甚至某些大型工业设备必须使用液压控制系统来实现。而先导式电液比例方向阀控制器是大型工业设备控制的核心,国外有很多纯熟的技术,但是对我国技术封锁。本文使用高性能和效率ARM系列Cortex-M3为主控芯片,设计先导式电液比例方向阀控制器硬件电路和软件算法,并通过实验验证控制器的性能。首先,本文对先导式电液比例方向阀的结构和特性方面进行分析,提出了控制器的总体设计要求和具体技术参数,然后制定了系统硬件、软件的总体设计方案。其次,重点介绍了控制器的关键电路的改进与设计,从理论上分析了电路设计的原理,为控制器电路的设计提供了理论依据,深入的分析了电路实验时出现问题的原因以及解决的方法。然后对控制器底层驱动的编写、定时控制程序、和与上位机通信的程序等,并介绍了Matlab的GUI编写的上位机调试软件。最后,介绍了控制器的核心算法双闭环控制系统,从理论上分析了本算法的原理与用处,对PID算法改进并使用Matlab进行仿真验证。然后使用某大学国家流体实验室的液压阀试验平台验证本控制器的性能。实验发现,本控制器的控制算法正确,控制效果良好,整体性能比国外某公司的控制器性能高。
【关键词】：先导式电液比例方向阀控制器 Cortex-M3 关键电路改进 双闭环控制 Matlab
【学位授予单位】：南昌大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 背景及研究意义8
• 1.2 国内外的发展现状与趋势8-9
• 1.3 先导式电液比例方向阀控制器简介9-10
• 1.4 先导式电液比例方向阀控制器性能评价指标10-11
• 1.5 本文的研究研究内容及难点11-13
• 1.5.1 本文的研究工作的内容11
• 1.5.2 先导式电液比例方向阀控制器的研究难点11-13
• 第二章 先导式电液比例方向阀特性分析与控制器总体设计13-25
• 2.1 关键元件结构的原理分析13-17
• 2.1.1 先导式电液比例方向阀结构组成和工作原理13-14
• 2.1.2 比例电磁铁14-16
• 2.1.3 LVDT位置式传感器16-17
• 2.2 先导式电液比例方向阀特性分析17-19
• 2.3 控制器总体设计要求和参数19-21
• 2.3.1 设计要求19
• 2.3.2 控制器硬件技术数据19-21
• 2.4 控制器硬件总体方案设计21-23
• 2.5 控制器软件总体方案设计23-24
• 2.6 本章小结24-25
• 第三章 控制器硬件设计与改进25-48
• 3.1 主控芯片的选型与改进25-28
• 3.1.1 综合比较主控芯片优缺点分析25
• 3.1.2 新控制器的主控芯片选型与资源分配25-27
• 3.1.3 控制器主控芯片模块的硬件电路设计27-28
• 3.2 驱动电流采样电路的设计和改进28-35
• 3.2.1 综合比较驱动电流采样优缺点分析28-29
• 3.2.2 新控制器的驱动电流采样电路设计和改进29-32
• 3.2.3 驱动电流采样电路的测试实验32-35
• 3.3 位移测量电路扩展性设计与改进35-39
• 3.3.1 位移测量电路扩展性设计35-36
• 3.3.2 位移测量电路的改进36-39
• 3.4 电源电路的设计和改进39-43
• 3.4.1 电源电路优缺点分析39-40
• 3.4.2 电源电路的设计与改进40-42
• 3.4.3 电源电路的测试42-43
• 3.5 滤波电路的设计和改进43-45
• 3.5.1 历年滤波电路优缺点分析43-44
• 3.5.2 滤波电路设计与改进44-45
• 3.6 控制器的硬件复位和下载接.的设计与改进45-46
• 3.7 控制器的其他电路设计46-47
• 3.7.1 反接卸荷式驱动电路的工作原理46-47
• 3.7.2 模数转换电路设计47
• 3.7.3 参数保存与读取电路47
• 3.8 本章小结47-48
• 第四章 控制器的软件设计48-61
• 4.1 软件开发环境48
• 4.2 底层驱动初始化程序48-53
• 4.2.1 IO初始化49
• 4.2.2 AD模块初始化和驱动程序49-51
• 4.2.3 E~2PROM初始化和驱动程序51-52
• 4.2.4 串口初始化52
• 4.2.5 PWM初始化52
• 4.2.6 定时器初始化52-53
• 4.3 应用控制程序53-54
• 4.4 串口控制程序54-56
• 4.5 上位机程序56-59
• 4.6 其他程序59-60
• 4.6.1 自检程序59
• 4.6.2 故障处理程序59-60
• 4.7 本章小结60-61
• 第五章 控制器的双闭环控制系统与实验61-77
• 5.1 PID控制的改进61-66
• 5.1.1 普通PID的原理61-62
• 5.1.2 引入滤波器62-64
• 5.1.3 积分分离与抗积分饱和算法64-65
• 5.1.4 加入死区的控制算法65-66
• 5.2 控制器的双闭环控制系统66-68
• 5.3 控制器实验测试68-76
• 5.3.1 输入输出模块测试实验69-71
• 5.3.2 电流环测试实验71-73
• 5.3.3 双闭环控制实验73-76
• 5.4 本章小结76-77
• 第六章 总结与展望77-79
• 6.1 总结77-78
• 6.2 展望78-79
• 致谢79-80
• 参考文献80-83
• 攻读学位期间的研究成果83

【参考文献】

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