基于斜盘式轴向柱塞泵的复合控制系统研究

发布时间：2021-11-26 17:13

　　斜盘式轴向柱塞泵作为液压系统的动力元件,其性能好坏影响整个液压系统的控制性能,被广泛应用于机械等领域。传统的斜盘式轴向柱塞泵采用三相交流异步电机作为转速变量的驱动端,采用伺服阀、比例阀作为斜盘倾角变量的驱动端,使得系统存在动态响应慢、节能性差等缺点,严重制约着液压控制系统性能的提升。随着数字控制方式的迅速发展,针对以上问题,将高速开关阀与永磁同步电机分别作为斜盘式轴向柱塞泵的斜盘倾角驱动与主轴转速驱动,将两者进行智能结合,改善系统性能。本文首先介绍了液压泵种类、斜盘式轴向柱塞泵变量控制方式的研究现状,提出了基于该泵的复合变量控制方式。首先从理论上建立了永磁同步电机的数学模型,通过设计转速环、电流环、SVPWM算法,搭建了电机转速的双闭环矢量控制系统,为了实现电机无传感器转速识别,运用模型参考自适应算法构建了电机的转速辨识控制系统,利用MATLAB进行了系统仿真,结果证明,该算法设计合理,满足电机性能要求。随后通过对二位三通高速电磁开关阀控制性能的分析,利用AMESim软件搭建了高速电磁开关阀的液压缸位移控制系统,结果证明,该控制方式下系统响应性快、控制精度高。将永磁同步电机取代传统的三... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题研究的背景和意义
    1.2 液压泵分类
    1.3 液压泵变量控制系统组成
        1.3.1 变量机构变量控制
        1.3.2 变转速变量控制
    1.4 斜盘式轴向柱塞泵变量控制研究现状
        1.4.1 电机变频调速矢量控制研究现状
        1.4.2 高速开关阀控系统研究现状
    1.5 课题研究的主要内容
    1.6 本章小结
第二章 电机变转速变量控制系统研究
    2.1 PMSM基本原理
        2.1.1 PMSM结构特征
        2.1.2 PMSM基本模型
    2.2 PMSM坐标变换
        2.2.1 坐标变换原理
        2.2.2 转子磁场定向数学建模
    2.3 矢量控制原理
    2.4 基于PI调节器的PMSM双闭环矢量转速控制系统
        2.4.1 电流控制环
        2.4.2 转速控制环
        2.4.3 矢量脉宽调制算法
        2.4.4 双闭环控制器的PMSM系统仿真
    2.5 基于MRAS算法的PMSM转速辨识控制系统
        2.5.1 MRAS观测器原理
        2.5.2 MRAS算法参考模型与可调模型确定
        2.5.3 Popov自适应律设计
        2.5.4 基于MRAS控制器的PMSM转速辨识系统仿真
    2.6 本章小结
第三章 变量机构变量控制系统
    3.1 高速开关阀概述
        3.1.1 高速电磁开关阀工作原理
        3.1.2 高速电磁开关阀数学建模
    3.2 基于AMESim的高速电磁开关阀特性分析
        3.2.1 高速开关阀静态特性分析
        3.2.2 高速开关阀动态性能分析
    3.3 高速电磁开关阀控位移系统
        3.3.1 高速电磁开关阀控位移系统数学建模
        3.3.2 控制系统的稳定性分析
    3.4 高速电磁开关阀控位移系统性能分析
        3.4.1 高速电磁开关阀脉冲频占空比分析
        3.4.2 高速电磁开关阀负载特性分析
    3.5 本章小节
第四章 基于斜盘式轴向柱塞泵的复合变量控制系统
    4.1 轴向斜盘式柱塞泵工作原理
    4.2 轴向斜盘式柱塞泵运动模型
        4.2.1 单柱塞运动数学模型
        4.2.2 单柱塞进出油口建模
        4.2.3 单柱塞位移模型
        4.2.4 单柱塞运动模型
        4.2.5 单柱塞运动模型仿真
    4.3 基于斜盘式轴向柱塞泵的复合变量控制系统
        4.3.1 复合变量控制系统方案设计
        4.3.2 复合变量控制系统仿真建模
        4.3.3 复合变量控制系统响应性分析
    4.4 基于复合控制系统的顺序调节控制方案
        4.4.1 基于复合变量控制的顺序控制器设计
        4.4.2 基于复合变量控制系统的顺序调节控制器仿真分析
    4.5 本章小结
第五章 高速电磁开关阀控位移系统试验分析
    5.1 控制系统方案设计
    5.2 系统功能模块
        5.2.1 系统控制器模块
        5.2.2 系统数据采集模块
        5.2.3 高速电磁开关阀集成模块
        5.2.4 控制系统软件设计
    5.3 高速开关阀空载流量特性试验
        5.3.1 试验方案
        5.3.2 试验分析
    5.4 高速开关阀压差-流量特性试验
        5.4.1 试验方案
        5.4.2 试验分析
    5.5 高速开关阀控液压缸位移特性试验
        5.5.1 试验方案
        5.5.2 试验分析
    5.6 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士学位期间的学术成果
附录B 高速电磁开关安装加工图


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于神经网络的阀控数字变量泵系统优化设计[J]. 王航,吴张永,朱颖智,胡臻尚.  价值工程. 2017(31)
[2]基于MRAS观测器的永磁同步电机模型预测控制[J]. 赵红,罗鹏,王宁,林川博.  微电机. 2017(09)
[3]基于高频方波注入的船舶电机无传感器控制研究[J]. 高翔,刘维亭.  舰船科学技术. 2017(13)
[4]基于自抗扰控制器的内置式永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 杜博超,韩守亮,张超,崔淑梅,郑维.  电工技术学报. 2017(03)
[5]基于滑模观测器与滑模控制器的永磁同步电机无位置传感器控制[J]. 陈思溢,皮佑国.  电工技术学报. 2016(12)
[6]电液比例泵控马达系统动态特性分析[J]. 高翔,朱镇,曹磊磊,朱彧.  机械设计与制造. 2016(02)
[7]轴向柱塞泵变量机构结构参数灵敏度分析[J]. 罗先伟,刘建豪.  装备制造技术. 2016(01)
[8]新型结构永磁屏蔽电机三维磁场分析和电感计算[J]. 倪有源,黄亚,赵亮.  电工技术学报. 2015(01)
[9]电动伺服变量柱塞泵的变量特性研究(英文)[J]. 齐海涛,付永领,郎燕.  机床与液压. 2014(24)
[10]A系列内回油恒流系统泵设计研发[J]. 黄志峰,张帅.  液压与气动. 2014(12)

博士论文
[1]轿车稳定性控制系统轮缸压力控制和估算算法研究[D]. 欧阳.吉林大学 2011
[2]矢量控制永磁同步电动机交流伺服系统的研究[D]. 吴茂刚.浙江大学 2006
[3]永磁同步电机伺服系统控制策略的研究[D]. 林伟杰.浙江大学 2005

硕士论文
[1]恒压变量柱塞泵的特性仿真与试验[D]. 胡文静.大连理工大学 2013
[2]电动助力转向电机波动力矩抑制方法的研究[D]. 尚海.哈尔滨工业大学 2013
[3]A11VO型轴向柱塞泵动态特性研究[D]. 杨军.兰州理工大学 2012
[4]节能型沥青混合料搅拌楼成品料输送系统设计与研究[D]. 侯润锋.长安大学 2011
[5]内置式永磁同步电机及其驱动系统控制策略研究[D]. 石文娟.华北电力大学 2011
[6]MFC710变频器控制算法研究[D]. 李鑫.哈尔滨工业大学 2009
[7]微小型高速开关阀驱动器关键技术研究[D]. 孙中雷.西北工业大学 2006
[8]高速开关阀的研究及数字仿真[D]. 林锐.武汉理工大学 2005



本文编号：3520595