广义脉码调制液压伺服控制的理论和应用研究

发布时间：2020-05-06 14:11

【摘要】：随着计算机技术在工程控制中的广泛应用与发展,电液控制系统及其元件的数字化成为一种发展趋势。采用开关阀实现电液伺服控制是一种简便有效的方法,是流体传动控制的一个新方向。广义脉码调制(GPCM)液压伺服控制是采用开关阀实现伺服控制的一种新方法,它以普通开关阀为基本控制元件,是一种廉价、实用的电液开关伺服控制,尤其适合流量大、速度控制范围广及工作环境恶劣的液压控制系统。本文从理论与实验两个方面对其进行了深入地研究。 本文阐述了脉码调制(PCM)控制机理及其基本特性,建立了几种典型的PCM液压控制回路,并在此基础上针对传统PCM液压控制所固有的控制精度与控制范围、稳定性与快速性之间的矛盾,首次提出了GPCM控制予以解决。通过理论分析,建立了GPCM控制液压伺服系统的数学模型,为系统的静态和动态特性分析打下了基础。利用描述函数与相平面非线性分析方法,首次对GPCM液压控制系统稳定性进行了深入研究,得出确定最小流量的方法。研究了广义脉码调制的编码规律,使其实现大流量输出,能够在满足控制精度的前提下,具有较大的调速范围。解决了控制精度与控制范围、稳定性与快速性之间的矛盾。 首次对广义脉码调制阀的内部压力与流量分布的关系进行了研究,得出了阀内压力沿液体流动方向的变化规律,遵循此规律合理设置GPCM控制阀的各流量控制基元位置,可保证较准确地控制阀流量。 对GPCM控制的液压位置伺服控制系统进行了理论与仿真分析,设计出了一种适用于GPCM控制液压伺服系统的控制策略,它是一种混合控制方式,由Bang-Bang控制、PID控制和模糊控制构成。它的特点是在进行设计时不依赖于系统的精确数学模型,试验研究得到了预期控制效果。 最后将GPCM控制液压位置伺服系统应用于多关节式机器人的伺服驱动,研究了多关节的协调控制和在这种驱动方式下的机械手定位与跟踪控制,取得了满意的效果。
【图文】：

图“5.5主进油流道分流前后压力变化图同’样在回流’主流道上的六个汇流支路附近取六组点，按从左到右顺序分别为bll、blZ，··…，，乞61、b62，各点的压力如图5.6所示，此时油液流动方向为从右至左·。在流量较大韵汇流处，压力降低很明显，，如图中第五个汇流支路前后的点b52处的压力值比bsl点处l的压力值下降显著，而在小流量的汇流处，压力变化不明显，压降主要为沿程阻力损失引起。

图5;6主回油流道汇流点前后压力变化图流体在流经节流口、阀口和弯道时，由于流线不能转折或相交，将会产生涡旋，导致能量损失和流体噪声。图5.6表示整个GPCM控制阀内紊流强度的分布情况，可以看出在流量较大的节流控制基元处紊流强度最大。图5.7是两个节流单元局部放大的流线示意图，可以看出在分流支路附近产生了较强的涡旋区，同样在汇流点附近也产生较大的涡旋区。在设计阀时，需考虑漩涡区对阀节流口的影响，根据计算结果选择合适的流道长度。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：TH137.5

【引证文献】

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3 周辅疆;王宣银;李强;徐志鹏;;广义脉码调制控制阀的建模与频响仿真分析[J];组合机床与自动化加工技术;2007年12期

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本文编号：2651394