泵阀复合电液加载方法的理论分析与研究

发布时间：2017-04-18 19:02

  本文关键词：泵阀复合电液加载方法的理论分析与研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电液负载模拟器是用来准确复现输入力，尤其用来模拟被检测系统在不同运动情况下所受的外负载力。通过负载模拟器模拟外输出负载力可以将实验条件下的预测性实验来代替实物实地测试，这样便简化了测试条件、缩短了研发周期、节约了研发成本。负载模拟器的加载精度越高，实验可靠性以及项目成功率也越高。负载模拟器多用于航天与国防军事方面，而国防安全对一个国家至关重要，这也确定了研究负载模拟器的重要性。因为负载模拟器需要给运动的被测系统加载，而它与被测系统刚性连接，，所以负载模拟器因受被测系统运动干扰产生多余力继而影响了输出力的加载精度。多余力是影响负载模拟器的主要原因，一直以来对负载模拟器的研究就是设法减小其多余力。 随着电液控制技术的发展，现今对于负载模拟器研究最多的是电液负载模拟器。至今已有多种减小多余力的补偿方案，主要分为结构补偿法与控制补偿法。对于结构补偿法，或因结构复杂成本太高如位置同步补偿；或因会降低系统频宽如蓄能器校正；或因在实际中存在误差而不能满足要求如同步反向补偿等。因为这种种原因使这些方法都未能广泛应用于实践。对于控制法补偿法，往往因控制环节存在高阶只能实现近似补偿而限制了该方法只能部分消除多余力。对此我们提出泵阀复合电液加载方法，即在仅单阀控制的电液负载模拟器基础上并联一闭式泵速度调速回路。该泵速度回路独立控制负载模拟器速度从而使原阀控回路独立控制系统输出力从而实现速度与力的解耦控制。考虑到成本，本文泵速度回路中的电机我们选用感应电机，通过感应电机的变频调速调节泵的输出流量进而调节负载模拟器速度。利用SimulationX对该方案搭建模型并仿真分析。首先搭建调试泵速度回路，通过仿真分析其各项性能指标。然后再搭建仅阀控制的电液负载模拟器仿真模型并进行手动整定各控制参数。将调试好的泵速度回路并联在原加载系统液压缸两端，微调各控制参数达到稳定状态。对搭建调试好的模型进行多余力仿真，根据仿真结果我们得出泵阀复合电液负加载方法可以有效抑制负载模拟器的多余力。尤其在被测系统的运动频率为1Hz时，该方法高效抑制多余力。在对系统抑制多余力分析之后我们按照加载力是否为恒力和被测系统是否运动分四种工况来对其动态跟踪性能进行分析。仿真结果证明，不论在哪种工况下，采用泵阀复合电液加载方法的负载模拟器都显示了其良好的加载性能。 本文提出了泵阀复合电液加载方法来提高电液负载模拟器加载精度，并通过理论分析其数学模型和仿真建模分析验证该方案的可行性，促进我国电液负载模拟器的发展研究，从而推动国防事业的进程。
【关键词】：电液负载模拟器 泵阀复合控制 变频调速 多余力
【学位授予单位】：太原理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.5;TM921.51
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-11
• 第一章 绪论11-23
• 1.1 选题背景与意义11
• 1.2 国内外研究动态11-20
• 1.3 本文的主要工作20-23
• 第二章 泵阀复合电液负载模拟器的数学建模及分析23-33
• 2.1 数学模型的建立23-30
• 2.1.1 泵阀复合电液负载模拟器的基本原理23-25
• 2.1.2 动力机构部分的传递函数25-28
• 2.1.3 其他环节数学模型28-29
• 2.1.4 泵阀复合电液负载模拟器传递函数29-30
• 2.2 泵阀复合电液加载方法抑制多余力30-32
• 2.2.1 多余力定义30-31
• 2.2.2 多余力产生原因31-32
• 2.2.3 泵阀复合电液加载方法抑制多余力32
• 2.3 本章小结32-33
• 第三章 泵控缸调速回路仿真建模及性能分析33-49
• 3.1 传统液压调速方式33-34
• 3.2 变频调速技术的提出34-36
• 3.2.1 变频技术在液压领域的应用发展34-35
• 3.2.2 液压系统中变频技术特点35-36
• 3.3 电机回路模型建立即仿真分析36-41
• 3.3.1 转子磁场定向控制37-38
• 3.3.2 空间矢量脉宽调制38
• 3.3.3 逆变器38-39
• 3.3.4 电机变频调速回路模型建立及仿真分析39-41
• 3.4 泵控缸调速回路仿真参数计算41-43
• 3.5 泵控缸调速回路仿真模型性能分析43-48
• 3.5.1 泵控缸调速回路瞬态响应性能分析43
• 3.5.2 泵控缸调速回路动态跟踪性能分析43-48
• 3.6 小结48-49
• 第四章 整体系统建模及仿真分析49-73
• 4.1 力伺服系统仿真建模及性能分析49-52
• 4.1.1 力伺服系统仿真模型的建立49-50
• 4.1.2 力伺服系统性能分析50-52
• 4.2 被测系统仿真建模及性能分析52-56
• 4.2.1 被测系统仿真模型的建立52-54
• 4.2.2 被测系统性能分析54-56
• 4.3 泵阀复合电液负载模拟器的电机回路理想化模型56-57
• 4.4 仿真结果分析57-68
• 4.4.1 多余力分析58-59
• 4.4.2 恒力作用于静止被测系统59-60
• 4.4.3 恒力作用于运动的被测系统60-61
• 4.4.4 变力作用于静止的被测系统61-63
• 4.4.5 变力作用于运动的被测系统63-68
• 4.5 电机回路理想化模型与原模型多余力比较68-70
• 4.6 方案有效的速度范围70-72
• 4.7 小结72-73
• 第五章 总结与展望73-75
• 5.1 总结73-74
• 5.2 展望74-75
• 参考文献75-80
• 致谢80-81
• 攻读硕士学位期间发表的论文81

【参考文献】

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1 孙以泽,赵慧,韩俊伟,刘义成,黄亚农;舵机加载系统H_∞控制的研究[J];船舶工程;2001年02期

2 梁利华,彭侠夫,李国斌;减摇鳍加载系统双阀控制研究[J];船舶工程;2003年05期

3 于少娟,段锁林,吴聚华;电液伺服力控系统的模糊学习控制[J];电机与控制学报;2004年01期

4 黄勇;孙力;阎杰;;连接刚度对电动负载模拟器性能的影响[J];弹箭与制导学报;2004年S7期

5 张立勋，王安敏，周继成，吴盛林，刘庆和;位置同步补偿提高飞行器负载模拟器频宽的研究[J];哈尔滨工业大学学报;1995年03期

6 焦宗夏,高俊霞,华清,王少萍;基于速度同步控制的电液负载模拟器(英文)[J];Chinese Journal of Aeronautics;2004年01期

7 ;Adaptive Nonlinear Optimal Compensation Control for Electro-hydraulic Load Simulator[J];Chinese Journal of Aeronautics;2010年06期

8 刘君茹 ,胡庆超 ,杨斌;电液伺服加载系统中多余力矩的动态补偿[J];华中工学院学报;1984年06期

9 胡庆超,高如俊,罗晓玉;电液加载系统的多变量模型与控制[J];华中工学院学报;1987年05期

10 刘长年;;电液伺服系统中的结构不变性原理[J];机床与液压;1978年05期

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本文编号：315512