静液压传动式车辆驱动系统的研究

发布时间：2017-10-02 16:33

  本文关键词：静液压传动式车辆驱动系统的研究

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【摘要】：静液压传动系统因其具有功率体积比大、调速范围广、启动转矩大等优点,广泛应用于各种大型行走机械的驱动系统中。但是目前对于静液压传动系统的研究大部分集中在参数匹配上,对于马达转速控制的研究不多,因此本文以静液压传动车辆驱动系统为研究对象,从系统的结构和工作原理、元件选型、系统建模以及控制策略等方面展开了研究工作,并分别通过仿真和实验完成了分析验证。本文主要完成了以下工作:首先分析了液压驱动系统的组成结构,并根据液压驱动系统的设计指标,确定了液压驱动系统主要元件的参数,根据液压驱动系统的工作原理,选用高压自动变量马达。在此基础上,分别建立了液压马达、液压泵和系统的总体模型。针对系统模型存在相乘非线性、参数较多、无法推导传递函数的问题,对系统近似线性化处理,将马达排量的变化当做参数扰动,设计了非线性微分-积分滑模变结构速度跟踪控制器以消除系统参数变化和负载扰动给系统带来的影响。为了验证设计控制器的有效性,在AMESim与Matlab联合仿真平台中搭建了液压驱动系统的仿真模型,对马达转速控制进行了仿真分析。仿真结果表明,与PID控制相比,非线性微分-积分滑模变结构控制可以显著改善系统在不同工况下的控制效果,具有更强的抗扰动性能和鲁棒性。最后,在PC机上采用C#编程,完成了控制算法和上位机程序的编写,利用NI数据采集卡采集液压泵和马达的转速信号,并输出控制电压信号,在实验室现有的实验平台上完成了实验。通过实验进一步验证了泵控马达转速控制系统非线性微分-积分滑模变结构控制的有效性。
【关键词】：静液压传动系统 转速控制 元件选型 非线性微分-积分滑模变结构控制
【学位授予单位】：北京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.22;TH137
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 研究背景及意义10-11
• 1.2 静液压传动系统的研究现状及发展趋势11-14
• 1.2.1 国外静液压传动系统的研究现状及发展趋势11-13
• 1.2.2 国内静液压传动技术的研究现状及发展趋势13-14
• 1.3 变量泵-变量马达控制系统的研究现状14-16
• 1.4 本文主要内容安排16-18
• 第2章 车辆静液压传动系统总体设计及理论研究18-27
• 2.1 液压驱动系统技术指标及系统组成18-19
• 2.2 液压驱动系统力学分析19-22
• 2.2.1 从动轮力矩平衡19-20
• 2.2.2 驱动轮力矩平衡20-21
• 2.2.3 静液压传动车辆的行驶阻力计算21-22
• 2.3 液压驱动系统元件选型22-26
• 2.3.1 发动机选型22-23
• 2.3.2 液压传动系统选型23-26
• 2.4 本章小结26-27
• 第3章 泵控马达系统建模27-38
• 3.1 泵控马达系统的模型结构27-28
• 3.2 泵控马达系统模型28-37
• 3.2.1 液压马达的结构及模型28-31
• 3.2.2 变量泵的数学模型31-34
• 3.2.3 泵控马达系统总体模型34-37
• 3.3 本章小结37-38
• 第4章 泵控马达系统控制策略设计38-48
• 4.1 滑模变结构控制38-40
• 4.2 积分滑模变结构控制40-43
• 4.3 非线性微分-积分滑模变结构控制(DI-SVSC)43-45
• 4.4 泵控马达转速控制系统非线性微分-积分滑模变结构控制器设计45-47
• 4.5 本章小结47-48
• 第5章 液压驱动系统仿真分析48-61
• 5.1 仿真平台介绍48
• 5.2 发动机仿真48-53
• 5.2.1 发动机仿真模型48-49
• 5.2.2 发动机的工况49-50
• 5.2.3 发动机特性仿真分析50-53
• 5.3 泵控马达系统仿真53-60
• 5.3.1 马达排量控制机构仿真53-54
• 5.3.2 泵控马达系统仿真54-56
• 5.3.3 马达转速控制仿真56-60
• 5.4 本章小结60-61
• 第6章 泵控马达系统实验分析61-69
• 6.1 实验平台介绍61-64
• 6.1.1 实验平台总体框架61
• 6.1.2 液压系统介绍61-63
• 6.1.3 主要硬件介绍63
• 6.1.4 上位机软件介绍63-64
• 6.2 实验结果64-68
• 6.2.1 阶跃响应实验64-65
• 6.2.2 液压泵输出流量扰动实验65-66
• 6.2.3 马达负载转矩扰动实验66-67
• 6.2.4 正弦跟踪实验67-68
• 6.3 本章小结68-69
• 结论69-71
• 参考文献71-75
• 攻读学位期间发表论文与研究成果清单75-76
• 致谢76

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本文编号：960696