数字阀控制轴向柱塞泵研究

发布时间：2017-04-05 15:15

  本文关键词：数字阀控制轴向柱塞泵研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：数字泵抗污染能力强,重复精度高,滞环小,调节灵活,能耗低,可以与其他液压设备结合实现机电液一体化,当下关于研究数字液压泵控制方式有步进式数字控制、变频器控制、组合缸控制以及高速开关数字阀控制,最具代表是力士乐SYDFEC系统采用高频响应电液比例阀作为先导阀实现轴向柱塞泵压力以及斜盘摆角闭环控制的数字电液系统。数字阀相比比例阀、伺服阀作为先导阀控制液压泵具有优势,不仅对污染度标准要求低,而且便于实现直接数字控制,逼近理想恒功率双曲线等特性。首先,介绍数字阀应用,PWM高速开关阀(简称数字阀)结构组成,建立数字阀数学模型。在AMESim环境下搭建数字阀动态仿真模型,得出静态特性(空载特性),宜采用占空比适中的线性区间实现控制;动态阶跃响应特性,在小于临界频率基础上,随脉宽调制频率的升高,线性区间减小,根据实际情况选择合适脉宽调制频率。其次,依据PWM数字阀控制轴向柱塞变量泵原理,搭建数字阀控缸数学模型,得出泵输出流量与输入占空比之间传递函数关系,说明数字阀控缸闭环控制可以实现。设计数字泵的压力、流量以及功率双闭环控制策略,并在AMESim环境下搭建数字泵压力、流量、功率动态仿真模型,在Matlab/Simulink环境下搭建数字泵压力流量功率复合控制器—模糊自适应PID控制器,与AMESim建立的动态仿真液压系统联合仿真,得到恒功率阶段静态曲线是相对理想的双曲线,恒压力控制阶段,相比机液复合控制中恒压控制,消除一定的压力差?P。其中采用模糊自适应PID的控制特性优于PID控制,调整时间减小,响应速度在一定程度上得到提高。针对压力变化引起的泄漏量对斜盘摆角与泵出口流量的线性关系产生影响,采用增设补偿占空比环节,并进行优化分析。总结,采用双闭环相比单一闭环控制,其稳态响应处于设定值附近波动具有相对小的动态平衡,减小了纹波带来的磨损,稳定性提高及输入输出分析难度降低。补偿环节,补偿了流量值,输出平均流量值波动范围减小以及响应速度提高;优化分析后,响应速度进一步得到提高。
【关键词】：数字泵 占空比 仿真
【学位授予单位】：太原科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.51
【目录】：

• 中文摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 电液控制技术发展状况11
• 1.2 数字液压控制系统11-13
• 1.2.1 间接数字液压控制11-12
• 1.2.2 直接数字液压控制12-13
• 1.3 数字轴向柱塞泵研究13-16
• 1.3.1 数字控制液压泵种类14-15
• 1.3.2 数字轴向柱塞泵的研究状况15-16
• 1.4 课题研究的意义与目的16-17
• 1.5 课题研究的主要内容与方法17
• 1.6 本课题研究难点17-19
• 第二章 PWM数字阀性能研究19-31
• 2.1 PWM数字阀19-20
• 2.1.1 数字阀的简介19
• 2.1.2 PWM数字阀的结构组成19-20
• 2.1.3 PWM数字阀应用20
• 2.2 PWM数字阀数学模型建立20-25
• 2.2.1 电磁铁电磁力线性化方法20-21
• 2.2.2 电磁铁绕线圈端电压关系式21-22
• 2.2.3 衔铁和阀芯之间位移关系22-24
• 2.2.4 PWM数字阀传递函数方框图24-25
• 2.3 PWM数字阀仿真模型25-27
• 2.3.1 高速开关数字阀的电磁模型25-26
• 2.3.2 高速开关数字阀动力学模型26-27
• 2.4 PWM数字阀控制特性分析27-30
• 2.4.1 PWM数字阀的静态特性分析27-28
• 2.4.2 PWM数字阀的动态特性分析28-30
• 2.5 本章小结30-31
• 第三章 PWM数字阀应用于轴向柱塞泵变量控制31-44
• 3.1 数字泵的变量控制原理31-34
• 3.2 数字泵输出流量与输入占空比之间传递函数34-37
• 3.3 数字变量泵的变量结构方案37-40
• 3.3.1 A10VSO轴向柱塞变量泵性能参数37-38
• 3.3.2 PWM数字阀38
• 3.3.3 角位移传感器R30A RVDT38-39
• 3.3.4 压力传感器39-40
• 3.4 数字泵控制策略40-43
• 3.4.1 数字泵角位移控制策略40
• 3.4.2 PID控制原理以及调制方法40-42
• 3.4.3 数字泵压力、流量以及功率控制策略42-43
• 3.5 本章小结43-44
• 第四章 数字轴向柱塞泵的仿真分析44-65
• 4.1 数字泵控制特性仿真分析44-50
• 4.1.1 数字泵压力控制特性仿真分析44-46
• 4.1.2 数字泵流量控制特性仿真分析46-48
• 4.1.3 数字泵功率控制特性仿真分析48-50
• 4.2 压力流量功率复合控制的联合仿真研究50-64
• 4.2.1 压力流量功率复合控制仿真模型搭建50-51
• 4.2.2 压力流量功率复合控制模块51-54
• 4.2.3 压力流量功率复合控制器——模糊自适应PID控制器54-62
• 4.2.4 数字泵复合控制仿真结果分析62-64
• 4.3 本章小结64-65
• 第五章 数字泵补偿占空比流量控制系统65-75
• 5.1 数字泵补偿占空比流量控制系统65-69
• 5.2 数字泵补偿占空比流量控制系统优化69-74
• 5.3 本章小结74-75
• 第六章 结论与展望75-76
• 6.1 结论75
• 6.2 展望75-76
• 参考文献76-79
• 致谢79-80
• 攻读硕士期间发表的学术论文80-81

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本文编号：287230