先导式大流量电液比例方向阀匹配研究

发布时间：2017-08-02 16:29

  本文关键词：先导式大流量电液比例方向阀匹配研究

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【摘要】：制造业是国民经济的支柱，关键基础件是国家重大装备不可缺少的组成部分。基础件中的液压元件历来是制约我国机械工业发展的薄弱环节，而高性能先导式大流量电液比例阀又是液压件中最突出的关键之一。本文对该类阀的设计和控制方法进行了深入的研究和探讨，以先导阀阀系数和非线性环节补偿为切入点，重点研究先导式大流量电液比例方向阀匹配的关键技术，实现先导阀与主阀结构参数的匹配和比例控制放大器与比例方向阀的匹配，提高比例方向阀的指标性能，主要完成的工作和研究内容如下： 综述电液比例方向阀国内外研究现状，根据国内技术现状，确定先导阀的结构；分析了死区和摩擦对位置闭环控制系统的影响，并指出进行非线性补偿的必要性；利用描述函数法得到了先导式大流量电液比例方向阀的稳定性判断条件，又通过实验辨识的方法获得了主阀LuGre摩擦模型的静动态参数，为结构参数设计与优化和非线性环节的补偿奠定基础。 根据主阀工作特性，确定先导阀的主要结构尺寸，并结合先导阀阀系数和位置控制性能，设计U形等深节流槽，提出一种节流槽结构参数的优化匹配设计方法。在此基础之上建立先导式大流量电液比例方向阀的联合仿真模型，研究先导级的稳态液动力、流量和压力特性。 叠加继电型非线性控制信号补偿死区非线性，为摩擦补偿创造良好的条件；采用多种摩擦补偿策略，，并分析比较了摩擦补偿效果，基于LuGre摩擦模型的自适应补偿在摩擦补偿方面具有明显的优越性，提高了位置控制系统的低速追踪性能。 评估实验结果，实验研究结果与仿真研究结果较为一致，表明了本文建立的联合仿真平台较为精确，匹配方法可行，可以实现先导级与主级控制特性的匹配。
【关键词】：先导式电液比例方向阀 参数匹配 死区非线性 摩擦非线性
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 电液比例技术概述10-11
• 1.1.1 电液比例技术含义10
• 1.1.2 比例技术发展概况10-11
• 1.1.3 电液比例控制系统的构成、分类11
• 1.2 电液比例阀的特点与分类11-13
• 1.3 电液比例方向阀的技术发展概况13-14
• 1.4 非线性环节补偿技术的研究概况14-16
• 1.4.1 死区非线性补偿14
• 1.4.2 摩擦非线性补偿14-16
• 1.5 课题来源和课题背景及研究意义16
• 1.6 课题主要研究内容16-18
• 第2章 先导式大流量电液比例方向阀数学建模18-31
• 2.1 结构组成及工作原理18
• 2.2 非线性数学模型建立18-30
• 2.2.1 比例控制放大器环节19-20
• 2.2.2 先导级环节20-25
• 2.2.3 主级环节25-27
• 2.2.4 位移检测反馈系统27-28
• 2.2.5 元部件数学模型汇总28
• 2.2.6 控制框图28-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 非线性环节分析及参数优化匹配设计31-53
• 3.1 死区非线性环节分析31-35
• 3.1.1 死区非线性特性的数学描述31-32
• 3.1.2 非线性系统稳定性分析32-35
• 3.2 摩擦非线性环节分析35-39
• 3.2.1 摩擦机理35-36
• 3.2.2 摩擦模型36-37
• 3.2.3 摩擦参数实验辨识37-39
• 3.3 非线性环节补偿策略39-40
• 3.4 先导阀控制阀口参数的优化匹配设计40-52
• 3.4.1 先导阀主要结构参数计算40-43
• 3.4.2 先导阀控制阀口设计43-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 先导式大流量电液比例方向阀仿真研究53-71
• 4.1 机电液联合仿真平台53-59
• 4.1.1 联合仿真接口设置53-54
• 4.1.2 联合仿真模型建立54-58
• 4.1.3 联合仿真参数设置58-59
• 4.2 先导阀特性仿真研究59-62
• 4.3 非线性环节补偿仿真研究62-69
• 4.3.1 死区非线性补偿仿真研究62-64
• 4.3.2 摩擦非线性补偿仿真研究64-69
• 4.4 本章小结69-71
• 第5章 非线性环节补偿实验研究71-85
• 5.1 实验平台原理简介71-77
• 5.1.1 液压传动系统71-72
• 5.1.2 计算机辅助测试系统72-73
• 5.1.3 控制系统73-77
• 5.2 实验方案与步骤77
• 5.2.1 实验方案77
• 5.2.2 实验步骤77
• 5.3 性能测试77-80
• 5.4 死区非线性补偿实验研究80
• 5.5 摩擦非线性补偿实验研究80-84
• 5.5.1 PD 控制80-81
• 5.5.2 颤振补偿81-82
• 5.5.3 基于固定参数的 LuGre 模型补偿82-83
• 5.5.4 基于 LuGre 摩擦模型的自适应前馈补偿83-84
• 5.6 本章小结84-85
• 结论85-86
• 参考文献86-91
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果91-92
• 致谢92-93
• 作者简介93

【参考文献】

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本文编号：610209