变载荷电液伺服控制技术研究

论文摘要

低速大扭矩控制系统在现代社会生产生活占有着重要的地位,它被普遍的应用于工程以及矿山机械,军民重要建设设备,高载液压车床控制系统等场合之中。曾经,在这些系统中,简单的低速大扭矩液压马达,就可以很好的满足设计以及使用的需要。然而,随着现代社会的发展,针对各种极端工况,以及新的设计理念——更安全,更便捷,更环保等提出。低速大扭矩控制系统,现在也不仅是要实现运行速度调节的更快以及运转扭矩更大,还要求设备实现一定的远程控制,以及更高的控制精度。本文针对某公司变载荷电液伺服控制技术研究方案进行设计分析。研究在给定运动轨迹、位移曲线、载荷曲线、转动惯量曲线等边界条件下,驱动轴的运动特征和控制规律；研究并制定电液伺服驱动、定位的数字化控制方案；进行控制系统伺服模型建模和系统仿真；根据分析结果优化电液伺服系统设计方案,基于Rexroth公司液压手册确定关键元器件技术参数,拟定数字化控制算法,解决并验证驱动、定位控制等技术。本文的设计方法是：进行液压系统原理图设计；针对该公司所提供的技术资料进行分析,确定系统设计中最高的转矩,继而设计出所需要的液压马达排量、减速器、以及液压泵的型号,再选取所需要配套的电机,油液以及液压伺服阀等的型号；根据系统运行角速度选取位移传感器；选择交流变直流调解器。根据所选取的液压元器件型号,对液压伺服系统的反馈性能进行分析,计算出系统反馈元件参数,并最终得出液压伺服系统的动态反馈方程。依据液压系统的伺服控制模型,设计PLC控制系统图,针对所设计的PLC,进行PID校正设计。对液压伺服系统模型进行MATLAB/Simulink仿真,设计出系统的开环传递函数以及求出系统的稳态误差。再按照设计要求,进行PID校正设计,得出结论。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.1.1 电液伺服控制技术发展历程
• 1.1.2 电液伺服控制技术特点
• 1.2 电液伺服技术国内外研究现状及成果
• 1.2.1 电液伺服技术国外研究现状
• 1.2.2 电液伺服技术国内研究现状
• 1.3 本文的主要研究目的及意义
• 1.3.1 本文的主要目的
• 1.3.2 课题研究的意义
• 1.4 本文的主要研究工作
• 第2章 液压系统设计
• 2.1 研究课题描述
• 2.1.1 设计要求
• 2.1.2 技术研究边界条件
• 2.2 液压系统设计
• 2.2.1 液压泵与液压马达选型
• 2.2.2 液压控制元件选型
• 2.2.3 角位移传感器及交流解调器选型
• 2.2.4 主要液压元件型号与参数
• 2.2.5 液压系统设计
• 2.3 液压系统性能分析
• 2.3.1 液压系统节能性分析
• 2.3.2 液压系统污染
• 第3章 液压伺服系统建模
• 3.1 概述
• 3.2 液压伺服系统设计
• 3.2.1 液压伺服系统基本参数确定
• 3.2.2 阀控伺服系统设计
• 3.3 总结
• 第4章 PLC控制系统设计
• 4.1 PLC控制系统概述
• 4.1.1 PLC研究应用现状
• 4.1.2 PLC应用分析
• 4.1.3 PLC选型
• 4.2 PLC控制原理图和控制端口I/O分布
• 4.2.1 PLC控制原理分析
• 4.2.2 液压控制系统结构分析
• 4.3 PLC控制以及校正系统编程
• 4.3.1 液压控制模块
• 4.3.2 PID校正设计分析
• 4.4 总结
• 第5章 液压控制系统校正仿真
• 5.1 概述
• 5.2 液压控制系统模型参数的计算和仿真
• 5.2.1 液压系统参数计算
• 5.2.2 系统开环传递函数分析
• 5.2.3 伺服系统稳定性分析
• 5.3 液压控制系统稳态误差分析
• 5.4 液压控制系统校正环节分析
• 5.5 总结
• 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表论文及科研成果