分布式电动直驱液压伺服系统协调控制策略的研究

发布时间：2017-09-03 19:21

  本文关键词：分布式电动直驱液压伺服系统协调控制策略的研究

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【摘要】：摘要：液压系统广泛应用于工业领域的各个方面,而液压系统的动力装置是其关键组成部分,很大程度上决定了系统的静、动态特性。本课题针对常规液压系统的动力装置存在的问题,首次提出了一种新型的分布式电动直驱液压伺服系统,将传统柱塞泵由单个旋转电动机集中式控制,改变为多个电动装置带动多个柱塞的分布式控制。同时本文讨论了多通道协调控制策略,以实现较快的响应速度,减少系统多余流量,实现非节流控制,从而整体提高液压系统效率,减少能耗,改善系统的动态性能。首先,本文分析了国内外针对液压伺服系统的研究现状,简要介绍了传统阀控液压伺服系统和泵控液压伺服系统的工作原理并指出其存在的问题,针对这些问题本文提出一种新型的分布式电动直驱液压伺服系统。其次,本文介绍了电动推杆和液压缸的选型,建立了交流伺服电机、机械传动装置以及液压缸的数学模型并仿真分析交流伺服电机以及分布式电动直驱液压伺服系统的动态特性；在第三章中,本文针对多通道伺服电机的同步控制和协调控制做了详细地分析。研究同步控制是做好协调控制的基础。通道内采用PID控制算法进行控制。再次,搭建了分布式电动直驱液压伺服系统实验平台,包括电气控制柜的设计、实验系统硬件设计、机械结构设计等。详细介绍了实验平台的主要构成,强弱电线路设计,主要设备的特征参数以及机械平台的CAD图纸等。最后,在已搭建好的实验平台基础上,编写了上位机控制软件并进行了多组实验。包括单通道伺服电机的位置阶跃响应、正弦响应、斜坡响应、方波响应实验,用以衡量伺服电机的动态特性,包括伺服电机的响应速度、低速特性、频响等指标。进行了双通道的位置同步实验和四通道的位置同步实验,比较并分析其同步性能。最后进行了四通道速度协调控制实验。实验结果表明,本文设计的分布式电动直驱液压伺服系统能够稳定工作；实现了对负载位置和速度控制,控制精度高,同步效果好；取得了一种协调控制策略,证明了本创新方案的可行性,为后续的实验打下坚实的理论基础。
【关键词】：电动直驱 分布控制 液压伺服系统 协调控制策略
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH137
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-23
• 1.1 课题研究背景及意义14-15
• 1.2 传统阀控液压伺服系统及特点15-16
• 1.3 传统泵控液压伺服系统及特点16-17
• 1.4 分布式电动直驱液压伺服系统及特点17-20
• 1.5 国内外发展与研究现状20-21
• 1.6 论文主要工作21-23
• 2 分布式电动直驱液压系统模型的建立与分析23-38
• 2.1 引言23
• 2.2 电动推杆的数学模型23-33
• 2.2.1 各类伺服电机对比23-24
• 2.2.2 电动推杆的选型24-25
• 2.2.3 永磁同步电机的数学模型25-29
• 2.2.4 滚珠丝杠的数学模型29-30
• 2.2.5 单通道电动推杆数学模型仿真30-33
• 2.3 液压缸的数学模型33-37
• 2.3.1 液压缸的选型33-35
• 2.3.2 液压缸数学模型的建立35-37
• 2.4 分布式电动直驱液压伺服系统仿真37-38
• 3 协调控制策略的研究38-45
• 3.1 引言38
• 3.2 多通道同步控制策略38-42
• 3.2.1 并行同步控制策略39
• 3.2.2 主从同步控制策略39-40
• 3.2.3 交叉耦合同步控制策略40
• 3.2.4 电子虚拟总轴同步控制策略40-41
• 3.2.5 偏差耦合同步控制策略41
• 3.2.6 环行耦合控制策略41-42
• 3.3 多通道协调控制策略42-45
• 4 分布式电动直驱液压伺服系统的实验设计45-56
• 4.1 引言45
• 4.2 实验系统组成及工作原理45-46
• 4.3 电气控制柜的设计46-49
• 4.4 实验系统的硬件设计49-52
• 4.4.1 伺服驱动系统49-50
• 4.4.2 液压执行机构50
• 4.4.3 主控单元50-51
• 4.4.4 位移检测元件51
• 4.4.5 供电模块51-52
• 4.5 实验台机械结构设计52-56
• 5 实验研究56-66
• 5.1 上位机控制软件实现56-58
• 5.2 单通道伺服电机控制实验58-61
• 5.2.1 阶跃响应实验58-59
• 5.2.2 正弦响应实验59-60
• 5.2.3 斜坡响应实验60-61
• 5.2.4 方波响应实验61
• 5.3 通道位置同步控制实验61-62
• 5.4 四通道位置同步控制实验62-63
• 5.5 四通道速度同步控制实验63-64
• 5.6 四通道速度协调控制实验64-66
• 6 总结与展望66-68
• 6.1 总结66
• 6.2 展望66-68
• 参考文献68-71
• 附录71-73
• 作者简历73

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4 逄晓男;吕智勇;赵强;乔廷刚;王英军;;液压伺服系统的综合污染控制及其工业实践[A];2007中国钢铁年会论文集[C];2007年

5 吴秀泉;张加桢;马瑾;王爱芳;;液压伺服系统的研制[A];第四届全国构造物理、第二届全国高温高压联合学术讨论会论文摘要[C];1989年

6 赵强;王英军;周艳丽;;液压伺服系统的综合污染控制及其工业实践[A];第四届中国金属学会青年学术年会论文集[C];2008年

7 赵四军;王少萍;尚耀星;周昕;;基于虚拟仪器的液压伺服系统频率特性测试[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

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本文编号：786886