基于直接转矩控制的可回馈能量式电液阀控系统

发布时间：2017-04-19 08:44

  本文关键词：基于直接转矩控制的可回馈能量式电液阀控系统，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着液压技术和现代控制理论的不断发展,电液阀控系统以其重量功率比小,系统刚度大的优势被广泛应用于军事、工业等领域,但液压阀控系统能源利用率低、系统发热严重等问题却限制着其进一步发展。在这种背景下,实现了一个能量利用率高,能满足系统控制精度要求的电液阀控系统成为了当前的一个研究热点,具有十分重要的意义。本文提出了一种可回馈能量式电液阀控系统,在回油路设计了能量回收装置,通过电机对液压马达的负载转矩进行调节,进而改变液压系统的回油背压,从而控制液压执行机构的运动轨迹。论文分别设计了节能液压阀控系统的液压回路和用于能量回收的电气系统。建立了系统的数学模型,分析了系统的可行性与可控性。在本论文所提出的阀控系统中,如何控制电机快速准确地产生负载力矩,进而调节液压系统回油背压,是保证执行机构运动轨迹满足要求的关键。基于此,论文还研究了直接转矩控算法以实现异步电机的转矩控制。针对传统直接转矩控制的缺陷和不足进行了分析,提出了一种改进的直接转矩控制方法,基于处理器速度和变频器最大开关频率对传统的六扇区进行了细分再分区。针对所提出的改进直接转矩算法,论文搭建了实验台,并设计了相关的硬件电路进行了分析验证。其中,电机驱动部分采用IPM模块作为逆变器,控制器部分采用ARM内核单片机运行控制算法。
【关键词】：电液阀控系统 能量回馈 直接转矩控制 多扇区细分
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP273;TH137
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题研究背景及意义10-11
• 1.1.1 问题的提出10-11
• 1.1.2 研究内容的提出及意义11
• 1.2 相关问题的国内外研究概况11-18
• 1.2.1 液压系统节能策略研究概况11-15
• 1.2.2 直接转矩控制算法研究概况15-18
• 1.3 论文主要研究内容及结构安排18-20
• 第2章 可回馈能量式电液阀控系统设计方案20-30
• 2.1 引言20
• 2.2 可回馈能量式电液阀控系统总体设计方案20-21
• 2.3 可回馈能量式电液阀控系统工作原理及过程21-22
• 2.4 可回馈能量式电液阀控系统模型22-26
• 2.4.1 力及力矩平衡分析22-24
• 2.4.2 流量连续性分析24-25
• 2.4.3 系统模型分析25-26
• 2.5 可回馈能量式电液阀控系统仿真验证26-29
• 2.5.1 仿真模型设计26-27
• 2.5.2 仿真结果27-29
• 2.6 本章小结29-30
• 第3章 三相异步交流电机系统研究30-43
• 3.1 引言30
• 3.2 能量回收系统结构30-31
• 3.3 三相异步交流电机建模31-37
• 3.3.1 三相异步交流电机结构31-33
• 3.3.2 三相异步交流电机建模33-34
• 3.3.3 空间坐标系变换34-35
• 3.3.4 电机运行状态分析35-37
• 3.4 直接转矩控制策略37-42
• 3.4.1 直接转矩控制原理37-41
• 3.4.2 直接转矩控制存在问题的分析41-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 基于多扇区细分的直接转矩控制方法43-55
• 4.1 引言43
• 4.2 转矩模型分析43-45
• 4.3 基于多扇区细分的直接转矩控制控制策略45-49
• 4.3.1 基于多扇区细分的直接转矩控制策略原理45-47
• 4.3.2 基于多扇区细分的直接转矩控制特性分析47-49
• 4.4 仿真分析49-54
• 4.4.1 仿真模型49-51
• 4.4.2 仿真结果分析51-54
• 4.5 本章小结54-55
• 第5章 驱动控制器硬件设计及实验分析55-78
• 5.1 引言55
• 5.2 驱动控制器硬件设计55-63
• 5.2.1 控制板电路设计56-57
• 5.2.2 驱动信号采集与处理板电路设计57-61
• 5.2.3 功率板电路设计61-63
• 5.3 电气系统软件设计63-69
• 5.3.1 程序结构63-64
• 5.3.2 主程序设计64-65
• 5.3.3 定时器中断程序65-69
• 5.4 实验分析69-77
• 5.4.1 实验台介绍69-70
• 5.4.2 实验验证70-77
• 5.5 本章小结77-78
• 第6章 总结与展望78-80
• 6.1 工作总结与研究成果78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 参考文献80-83
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单83-84
• 致谢84

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