大射电望远镜FAST液压促动器动态特性分析与试验研究

发布时间：2017-10-06 17:01

  本文关键词：大射电望远镜FAST液压促动器动态特性分析与试验研究

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【摘要】：本课题来源于国家重大科技基础设施项目500 m口径球面射电望远镜FAST液压促动器的研制。课题根据FAST望远镜促动器的功能和技术要求,采用调研与试验相结合的方法,验证了一种原理简单、运行模式多样的液压促动器方案,介绍了促动器几种主要运行模式的实现方法,并完成了促动器样机的研制。为了分析和研究该液压促动器的动态特性,本文提出了利用齿轮泵泄漏特性及液控单向阀开启特性来实现系统流量闭环的建模方法,搭建了有别于常规液压系统的数学模型;设计了该促动器数学模型中主要参数的辨识试验;研发了参数辨识试验装置;并通过试验获取了齿轮泵流量压力系数Kq和液控单向阀开启特性Kf两个数学模型中的重要参数值。在所建数学模型的基础上,利用Matlab/Simulink软件对促动器进行模拟仿真,分析了促动器在开环外伸以及闭环跟踪两种模式下的运动特性;利用AMESim软件分析了促动器在故障随动时的动态性能;最后将系统模拟仿真结果与促动器样机试验的测试数据进行了对比验证。研究表明,促动器的模拟仿真与系统试验测试数据的一致性较好,所建立的数学模型能够正确描述液压促动器的工作原理。动态特性分析表明,开环时,促动器的运行速度随输入脉冲频率的增加而增大;闭环时,促动器在变载荷作用下可实现稳定跟踪,仿真与试验最大跟踪误差分别为0.15mm和0.2mm,满足促动器设计精度要求;促动器在大负载随动时运行平稳,无高速冲击,在小负载随动时的最小随动启动拉力为160 N,该FAST望远镜促动器设计合理。本课题完成了FAST液压促动器的理论分析、模拟仿真、样机试验等研究工作,解决了液压促动器因伸缩回路差异较大难以准确描述的难题,为促动器的后续维护维修和升级改造提供依据。本论文所建立的数学模型在为FAST液压促动器的运动特性分析提供理论基础的同时,也为伸缩回路差异较大的液压系统的动态特性分析提供了参考。
【关键词】：FAST 望远镜 液压促动器 理论建模 动态特性 样机试验
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH751
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第1章 前言8-16
• 1.1 选题背景8-11
• 1.1.1 射电望远镜8-9
• 1.1.2 FAST工程9-10
• 1.1.3 主动反射面及促动器10-11
• 1.2 促动器的分类及应用11-12
• 1.2.1 促动器的分类11-12
• 1.2.2 促动器的应用12
• 1.3 促动器的发展现状与趋势12-14
• 1.3.1 国外促动器的发展12-13
• 1.3.2 国内促动器的发展13-14
• 1.3.3 促动器发展趋势14
• 1.4 研究意义14
• 1.5 主要研究内容14-15
• 1.6 本章小结15-16
• 第2章 FAST促动器的方案选取及样机研制16-28
• 2.1 主要设计要求16-17
• 2.1.1 位置反馈16
• 2.1.2 运行模式16-17
• 2.1.3 可靠性及长寿命17
• 2.1.4 电磁兼容性17
• 2.1.5 状态监测17
• 2.1.6 促动器类型17
• 2.2 促动器驱动类型选择17-20
• 2.3 液压促动器方案选取20-23
• 2.3.1 方案对比20-22
• 2.3.2 方案选取22-23
• 2.4 液压促动器样机研制23-27
• 2.4.1 机械结构图23-24
• 2.4.2 关键元件选型24-26
• 2.4.3 样机研制26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第3章 FAST液压促动器数学建模28-34
• 3.1 系统框图28-30
• 3.2 数学模型30-33
• 3.2.1 控制器30
• 3.2.2 步进电机30-31
• 3.2.3 双向齿轮泵31
• 3.2.4 液控单向阀31-32
• 3.2.5 液压缸32-33
• 3.3 本章小结33-34
• 第4章 液压促动器动态特性参数试验辨识34-42
• 4.1 试验原理34
• 4.2 试验装置研制34-38
• 4.2.1 压力测量仪器35
• 4.2.2 测压转换接头设计35-36
• 4.2.3 测压溢流装置设计36-37
• 4.2.4 油压输出界面设计37
• 4.2.5 负载试验台37-38
• 4.3 试验流程38-39
• 4.4 参数辨识结果39-40
• 4.5 本章小结40-42
• 第5章 FAST液压促动器动态特性仿真42-50
• 5.1 FAST液压促动器系统仿真概述42
• 5.2 FAST液压促动器Matlab/Simulink仿真42-45
• 5.2.1 开环外伸模式43-44
• 5.2.2 闭环跟踪模式44-45
• 5.3 随动模式——AMESim仿真45-48
• 5.3.1 70 kN恒定大负载随动46-47
• 5.3.2 700 N以下变化小负载随动47-48
• 5.4 本章小结48-50
• 第6章 FAST液压促动器样机试验50-56
• 6.1 开环模式50
• 6.2 闭环模式50-52
• 6.3 随动试验52-54
• 6.3.1 70 kN恒定大负载随动52
• 6.3.2 700 N以下变负载随动52-54
• 6.4 本章小结54-56
• 第7章 总结与展望56-58
• 7.1 总结56
• 7.2 展望56-58
• 致谢58-60
• 参考文献60-62
• 在学期间发表的学术论文与研究成果62-63

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本文编号：983924