直驱式电液伺服系统的设计与特性研究

论文摘要

直接驱动式容积控制(Direct Drive Volume Control,DDVC)电液伺服系统是一种新型的机电液结合的系统,也被称作无阀电液伺服系统。与传统电液伺服系统相比,具有控制灵活、结构简单、节能高效、成本低、抗污染能力强、集成化、环保、操作方便等优点。目前在国际上已经应用于多个领域并取得了很大的经济效益;在国内一些高校和研究所也进行相应的研究,也取得了一定的成果。研究直驱式容积控制电液伺服系统,提高该系统动态性能及系统开发具有十分重要的意义。国外尤其是日本对该新型系统的研究已有相当一段时间,并已趋于成熟,成功应用在实际生产领域。本课题的主要任务是对DDVC电液伺服系统进行结构设计并对系统进行特性研究和试验分析。本文设计了球式补油阀和锁阀组成的叠加阀块、密闭油罐及直驱式系统的其它连接部件。通过理论分析和试验测试,得到了良好的设计参数,解决了系统爬行与噪音现象;同时建立永磁交流同步伺服电机的数学模型,分析泵控液压缸动力机构的原理并建立其数学模型,最终得出直驱式电液伺服系统的数学模型。讨论了各项参数对系统性能的影响,分析系统稳定性及稳态误差,并进行计算机仿真分析。搭建试验台,进行试验分析,编写控制程序,设计PID控制器,验证数学模型的正确性,对比分析仿真和试验效果。闭式回路采用抗干扰能力强的磁阻式传感器(MR传感器),提高了系统的闭环特性,改善了系统性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 直驱式容积控制电液伺服系统研究现状
• 1.3 传统阀控系统与直驱式电液伺服系统区别
• 1.4 课题的提出及论文主要工作
• 第2章 直驱式电液伺服系统设计
• 2.1 引言
• 2.2 直驱式电液伺服系统结构及原理
• 2.3 伺服电机与液压泵的选型
• 2.4 叠加阀和密闭油罐设计
• 2.4.1 叠加阀
• 2.4.2 补油阀
• 2.4.3 锁阀
• 2.4.4 密闭油罐
• 2.5 无动力补油性能
• 2.6 本章小结
• 第3章 直驱式电液伺服系统数学模型
• 3.1 引言
• 3.2 永磁交流同步伺服电机数学模型
• 3.2.1 永磁交流同步伺服电机结构特点
• 3.2.2 永磁交流同步伺服电机数学模型建立
• 3.3 泵控缸动力机构传递函数
• 3.4 系统参数对泵控缸动态特性影响
• 3.5 直驱式电液伺服系统的数学模型
• 3.6 直驱式电液伺服系统静态特性
• 3.6.1 直驱式电液伺服系统稳定性
• 3.6.2 直驱式电液伺服系统误差
• 3.7 PID控制器设计与系统仿真
• 3.8 本章小结
• 第4章 直驱式电液伺服系统实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 DDVC控制系统硬件与软件
• 4.2.1 DDVC控制系统硬件组成
• 4.2.2 控制系统软件设计
• 4.3 直驱式电液伺服系统试验装置
• 4.4 直驱式装置试验及结果
• 4.4.1 单位比例控制与PID控制系统空载响应
• 4.4.2 单位比例控制与PID控制系统有载响应
• 4.5 本章小节
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢