FAST新型液压促动器的研制及性能分析
发布时间：2021-11-01 13:48
500m口径球面射电望远镜（Five-hundred-meter Aperture Spherical radio Telescope,简称FAST）是我国九大科技基础设施之一。其全新的设计思路和天然的地理优势使其具有目前世界上最强大的观测能力。电液促动器作为控制FAST主动反射面索网节点位置和速度的驱动装置,其工作性能影响主动反射面系统观测精度。本文针对原FAST主动反射面系统中电液促动器的可靠性和稳定性问题,研制了一种应用于FAST主动反射面调节系统的新型电液促动器,并对新型电液促动器的工况、动态性能及控制策略进行了设计、分析和仿真,结果表明新型促动器满足主动反射面索网节点位置和速度控制要求。首先,本文为避免原系统中的缺点,设计了伺服电机直驱闭式泵控新型电液系统,对相关系统元件进行了计算、选型以及仿真模型的建立。其次,基于电液促动器中非对称缸的非线性特征,建立了FAST新型电液促动器系统的伺服电机、液压缸等关键元件的精确的数学和仿真模型,并对永磁同步伺服电机和关键液压元件的仿真模型进行验证。另外,本文分析了泵控非对称缸的负载稳定性,得出系统的非稳定工作负载区域,提出使用平衡阀提高系...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 FAST促动器研究现状
1.3 电液系统研究概况和闭式泵控非对称缸系统研究现状
1.3.1 电液系统研究概况
1.3.2 闭式泵控非对称缸系统研究现状
1.4 课题来源及研究基础
1.4.1 课题来源
1.4.2 研究基础
1.5 论文主要研究内容
第2章 FAST新型液压促动器总体设计方案
2.1 FAST工程促动器设计要求和技术指标
2.1.1 FAST电液促动器设计要求
2.1.2 FAST工程促动器工作模式和条件
2.2 FAST工程促动器工作原理
2.2.1 技术方案
2.2.2 系统原理图
2.2.3 结构设计方案
2.3 FAST工程促动器关键零部件计算
2.3.1 液压缸主要参数确定
2.3.2 液压泵计算与选型
2.3.3 伺服电机选型与功率匹配
2.4 FAST工程新型促动器闭环控制系统
2.5 本章小结
第3章 永磁同步伺服电机数学模型
3.1 FAST工程促动器伺服电机数学模型
3.1.1 结构与工作原理
3.1.2 交流永磁同步电机数学模型
3.2 交流永磁同步电机控制方式
3.2.1 交流永磁同步电机控制方式发展
3.2.2 永磁同步电机的矢量控制
3.3 交流永磁同步电机完全解耦控制
3.4 本章小节
第4章 FAST电液系统稳定性分析和数学模型
4.1 FAST液压促动器系统方案分析
4.1.1 FAST促动器系统工况分析
4.1.2 FAST促动器系统不稳定区域分析
4.1.3 摩擦力及沿程阻力等因素对不稳定区域的影响
4.1.4 新型促动器回路稳定性分析
4.2 FAST液压促动器系统数学模型
4.2.1 泵控非对称缸数学建模分析
4.2.2 FAST促动器系统假设
4.2.3 FAST促动器系统数学模型
4.3 FAST液压促动器系统控制策略
4.3.1 鲁棒控制和自适应控制简介
4.3.2 电液伺服系统控制器设计
4.3.3 自适应律设计
4.3.4 稳定性证明
4.4 本章小节
第5章 FAST促动器系统多学科模型仿真研究
5.1 交流永磁同步电机Simulink仿真研究
5.2 液压系统关键元件仿真
5.2.1 平衡阀模型构建与仿真
5.2.2 柱塞泵AMESim建模与仿真
5.3 基于Simulink与 AMESim的电液伺服系统联合仿真
5.4 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进型永磁同步电机解耦控制策略研究[J]. 李晴,司烨,李锋,贺雯. 微特电机. 2019(09)
[2]阀控非对称液压缸位置控制系统自适应鲁棒控制策略[J]. 何常玉,施光林,郭秦阳,王冬梅. 上海交通大学学报. 2019(02)
[3]平衡阀对破拆机器人液压位置闭环系统影响的研究[J]. 秦国栋,岑豫皖,叶小华,黄建中. 液压与气动. 2019(01)
[4]基于MRAS与逆系统解耦的永磁同步电动机复合控制[J]. 张军兆,王新庆,李晓亮. 电气技术. 2018(11)
[5]液压平衡回路动态特性仿真分析及实验研究[J]. 管传宝,罗瑜,黄昕,肖玉. 液压与气动. 2018(09)
[6]500米口径球面射电望远镜用液压促动器的研制[J]. 王建中. 液压气动与密封. 2017(02)
[7]500m口径球面射电望远镜反射面液压促动器关键性能分析[J]. 王启明,高原,薛建兴,朱明,王勇. 机械工程学报. 2017(02)
[8]FAST液压促动器液压技术探讨[J]. 李兴奎,梁利文,甘秋萍. 预应力技术. 2016(02)
[9]泵控非对称液压缸系统高精度位置控制方法[J]. 王玄,陶建峰,张峰榕,吴亚瑾,刘成良. 浙江大学学报(工学版). 2016(04)
[10]FAST工程进展及展望[J]. 李会贤,南仁东. 自然杂志. 2015(06)
硕士论文
[1]FAST液压促动器液压集成管路系统可靠性增长研究[D]. 茹强.燕山大学 2019
[2]FAST液压促动器可靠性增长试验方法研究[D]. 张瑞鑫.燕山大学 2018
[3]基于DSDCO的电动静液作动器协同优化设计[D]. 潘昊.大连理工大学 2017
[4]平衡阀动态特性与平衡回路的匹配研究[D]. 卢绍伟.哈尔滨工业大学 2016
[5]面向FAST工程主动反射面系统的液压促动器研制及性能分析[D]. 楫骏.天津大学 2016
[6]基于迭代学习理论的FAST整网控制策略的研究[D]. 王志远.东北大学 2015
[7]FAST工程主动反射面液压促动器的研究[D]. 王天田.燕山大学 2015
[8]永磁同步电动机动态解耦控制技术研究[D]. 付博.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3470220
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 FAST促动器研究现状
1.3 电液系统研究概况和闭式泵控非对称缸系统研究现状
1.3.1 电液系统研究概况
1.3.2 闭式泵控非对称缸系统研究现状
1.4 课题来源及研究基础
1.4.1 课题来源
1.4.2 研究基础
1.5 论文主要研究内容
第2章 FAST新型液压促动器总体设计方案
2.1 FAST工程促动器设计要求和技术指标
2.1.1 FAST电液促动器设计要求
2.1.2 FAST工程促动器工作模式和条件
2.2 FAST工程促动器工作原理
2.2.1 技术方案
2.2.2 系统原理图
2.2.3 结构设计方案
2.3 FAST工程促动器关键零部件计算
2.3.1 液压缸主要参数确定
2.3.2 液压泵计算与选型
2.3.3 伺服电机选型与功率匹配
2.4 FAST工程新型促动器闭环控制系统
2.5 本章小结
第3章 永磁同步伺服电机数学模型
3.1 FAST工程促动器伺服电机数学模型
3.1.1 结构与工作原理
3.1.2 交流永磁同步电机数学模型
3.2 交流永磁同步电机控制方式
3.2.1 交流永磁同步电机控制方式发展
3.2.2 永磁同步电机的矢量控制
3.3 交流永磁同步电机完全解耦控制
3.4 本章小节
第4章 FAST电液系统稳定性分析和数学模型
4.1 FAST液压促动器系统方案分析
4.1.1 FAST促动器系统工况分析
4.1.2 FAST促动器系统不稳定区域分析
4.1.3 摩擦力及沿程阻力等因素对不稳定区域的影响
4.1.4 新型促动器回路稳定性分析
4.2 FAST液压促动器系统数学模型
4.2.1 泵控非对称缸数学建模分析
4.2.2 FAST促动器系统假设
4.2.3 FAST促动器系统数学模型
4.3 FAST液压促动器系统控制策略
4.3.1 鲁棒控制和自适应控制简介
4.3.2 电液伺服系统控制器设计
4.3.3 自适应律设计
4.3.4 稳定性证明
4.4 本章小节
第5章 FAST促动器系统多学科模型仿真研究
5.1 交流永磁同步电机Simulink仿真研究
5.2 液压系统关键元件仿真
5.2.1 平衡阀模型构建与仿真
5.2.2 柱塞泵AMESim建模与仿真
5.3 基于Simulink与 AMESim的电液伺服系统联合仿真
5.4 本章小节
结论
参考文献
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]改进型永磁同步电机解耦控制策略研究[J]. 李晴,司烨,李锋,贺雯. 微特电机. 2019(09)
[2]阀控非对称液压缸位置控制系统自适应鲁棒控制策略[J]. 何常玉,施光林,郭秦阳,王冬梅. 上海交通大学学报. 2019(02)
[3]平衡阀对破拆机器人液压位置闭环系统影响的研究[J]. 秦国栋,岑豫皖,叶小华,黄建中. 液压与气动. 2019(01)
[4]基于MRAS与逆系统解耦的永磁同步电动机复合控制[J]. 张军兆,王新庆,李晓亮. 电气技术. 2018(11)
[5]液压平衡回路动态特性仿真分析及实验研究[J]. 管传宝,罗瑜,黄昕,肖玉. 液压与气动. 2018(09)
[6]500米口径球面射电望远镜用液压促动器的研制[J]. 王建中. 液压气动与密封. 2017(02)
[7]500m口径球面射电望远镜反射面液压促动器关键性能分析[J]. 王启明,高原,薛建兴,朱明,王勇. 机械工程学报. 2017(02)
[8]FAST液压促动器液压技术探讨[J]. 李兴奎,梁利文,甘秋萍. 预应力技术. 2016(02)
[9]泵控非对称液压缸系统高精度位置控制方法[J]. 王玄,陶建峰,张峰榕,吴亚瑾,刘成良. 浙江大学学报(工学版). 2016(04)
[10]FAST工程进展及展望[J]. 李会贤,南仁东. 自然杂志. 2015(06)
硕士论文
[1]FAST液压促动器液压集成管路系统可靠性增长研究[D]. 茹强.燕山大学 2019
[2]FAST液压促动器可靠性增长试验方法研究[D]. 张瑞鑫.燕山大学 2018
[3]基于DSDCO的电动静液作动器协同优化设计[D]. 潘昊.大连理工大学 2017
[4]平衡阀动态特性与平衡回路的匹配研究[D]. 卢绍伟.哈尔滨工业大学 2016
[5]面向FAST工程主动反射面系统的液压促动器研制及性能分析[D]. 楫骏.天津大学 2016
[6]基于迭代学习理论的FAST整网控制策略的研究[D]. 王志远.东北大学 2015
[7]FAST工程主动反射面液压促动器的研究[D]. 王天田.燕山大学 2015
[8]永磁同步电动机动态解耦控制技术研究[D]. 付博.哈尔滨工业大学 2010
本文编号：3470220
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