基于两位开关阀的数字阀控制技术研究

发布时间：2017-08-28 00:59

  本文关键词：基于两位开关阀的数字阀控制技术研究

  更多相关文章： 数字流量控制单元 数字阀 数字阀控缸系统 代价函数 前馈控制

【摘要】：数字化革命在电子、通讯、控制和信息等领域已经取得了巨大的成功,它对液压控制技术的发展也产生了巨大影响。数字化液压技术已成为流体传动与控制领域的一个全新研究方向。基于两位开关阀的数字阀控制技术是实现液压伺服控制的一种新方法,高性价比和可靠性使得这种方案尤其适合应用在对控制精度要求不高但是工作环境比较恶劣的液压控制系统中。本文对基于两位开关阀的数字阀进行了系统的研究。首先从局部到整体,对两位开关阀、数字流量控制单元、数字阀的原理和特性分别进行分析。对两位开关阀的研究主要包括结构分析、建模仿真和动静态特性分析,以HSV系列高速开关阀为例,通过机理建模建立了开关阀的数学模型,在此基础上对开关阀的开关特性进行分析;对数字流量控制单元的研究从构成方式、编码方式、动静态特性等方面展开,重点分析了数字流量控制单元流量冲击的产生原因和减小方法;对数字阀的研究主要包括不同构成方式的比较和动静态特性分析,静态特性的研究包括空载流量特性,动态特性的研究通过AMESim进行仿真实验,分析了开关阀频率对数字阀频率响应的影响。然后结合数字阀控缸系统的结构特点,研究了基于代价函数的开环控制、PID控制、前馈控制三种控制方式,利用AMESim和Matlab联合仿真比较三种控制方式之间的优缺点。基于代价函数的开环控制方式能基本实现非对称缸位置控制系统速度和压力的同时控制,但是由于流量冲击的存在,会有较大的跟踪误差;PID控制结构简单,能够得到较好的位置跟踪效果;前馈控制的基本思想就是将基于代价函数的开环控制作为前馈量引入到闭环控制器中,相比于闭环控制,前馈控制能显著的提高系统控制精度。最后通过基于LABVIEW的实验系统,验证了课题的可行性。
【关键词】：数字流量控制单元 数字阀 数字阀控缸系统 代价函数 前馈控制
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137.52
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 课题的研究背景11-12
• 1.2 国内外研究现状12-19
• 1.2.1 国外研究现状12-15
• 1.2.2 国内研究现状15-17
• 1.2.3 存在问题17-19
• 1.3 课题研究意义19
• 1.4 论文研究的主要内容19-21
• 第2章 两位开关阀原理与特性分析21-32
• 2.1 开关阀种类21-22
• 2.1.1 按工作频率分类21
• 2.1.2 按阀芯结构分类21-22
• 2.1.3 按电-机械转换装置分类22
• 2.2 开关阀工作原理22-24
• 2.3 高速开关阀数学模型24-27
• 2.3.1 高速开关阀机液部分模型24-25
• 2.3.2 高速开关阀电磁部分模型25-26
• 2.3.3 高速开关阀数学模型26-27
• 2.4 高速开关阀AMESim建模27-28
• 2.5 开关阀动静态特性分析28-31
• 2.5.1 静态特性分析28-29
• 2.5.2 动态特性分析29-31
• 2.6 本章小结31-32
• 第3章 数字流量控制单元原理与特性分析32-43
• 3.1 数字流量控制单元构成方式32-33
• 3.2 编码方式33-35
• 3.2.1 二进制编码33
• 3.2.2 脉冲数编码33-34
• 3.2.3 斐波那契数列编码34
• 3.2.4 混合编码34
• 3.2.5 不同编码方式比较34-35
• 3.3 静态特性分析35-37
• 3.3.1 输出离散性35-36
• 3.3.2 步长不确定性36-37
• 3.4 动态特性分析37-42
• 3.4.1 控制基元特性分析37-38
• 3.4.2 瞬态不确定性38-39
• 3.4.3 流量冲击减小方法39-42
• 3.5 本章小结42-43
• 第4章 数字阀原理与特性分析43-50
• 4.1 数字阀构建方案比较43-44
• 4.2 数字阀静态特性44
• 4.2.1 空载流量特性44
• 4.3 数字阀动态特性44-49
• 4.3.1 仿真模型45-46
• 4.3.2 仿真参数46
• 4.3.3 阶跃响应46-47
• 4.3.4 频率响应47-49
• 4.4 本章小结49-50
• 第5章 基于数字阀的控制方法研究50-62
• 5.1 基于数字阀的位置控制系统50
• 5.2 基于代价函数的开环控制方法50-57
• 5.2.1 速度和压力的同时独立控制51-53
• 5.2.2 基于代价函数的控制方法步骤53-55
• 5.2.3 AMESim和Simulink联合仿真55-56
• 5.2.4 基于代价函数的开环控制控制效果56-57
• 5.3 闭环控制57-60
• 5.3.1 PID控制器57-58
• 5.3.2 临界比例度法调节PID参数58-59
• 5.3.3 PID控制效果59-60
• 5.4 前馈控制60-61
• 5.4.1 前馈控制思路60
• 5.4.2 方法步骤60
• 5.4.3 前馈位置控制60-61
• 5.4.4 前馈控制的控制效果61
• 5.5 本章小结61-62
• 第6章 实验62-75
• 6.1 实验系统框图62-63
• 6.2 系统硬件组成63-65
• 6.2.1 控制器63
• 6.2.2 数据采集卡63
• 6.2.3 驱动电路63-64
• 6.2.4 数字流量控制单元64
• 6.2.5 流量计64-65
• 6.3 基于LABVIEW的软件系统65-69
• 6.3.1 LABVIEW65
• 6.3.2 流程图65-66
• 6.3.3 软件界面66
• 6.3.4 程序设计66-69
• 6.4 实验结果69-74
• 6.4.1 节流孔流量实验69-70
• 6.4.2 数字流量控制单元编码方式实验70-74
• 6.5 本章小结74-75
• 第7章 总结与展望75-77
• 7.1 研究总结75
• 7.2 相关工作展望75-77
• 参考文献77-81
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单81-82
• 致谢82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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6 王宣银,陶国良,陈大军,丁凡,林建业;PCM 阀及 PCM 阀控制液压位置系统的模型简化研究[J];重型机械;1997年04期

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本文编号：746599