位移—弹簧—力反馈泵/马达在二次调节静液传动系统中的研究与应用

论文摘要

二次调节静液传动技术是一种新型的液压传动技术。该技术是建立在恒压网络的基础上,通过改变传动系统中二次元件（轴向柱塞泵/马达）的斜盘倾角,从而改变其流量,来适应负载扭矩的变化。它能够在四象限内工作,重新利用系统的制动动能和重物势能,具有很高的效率和节能效果。二次调节静液传动系统实际上是一类系统的总称。这类系统按其应用范围可分为速度控制系统、位置控制系统、扭矩控制系统和功率控制系统。由于速度反馈是以上各类系统中都不可缺少的,因此,也可以按速度反馈的方式分为位移-弹簧-力反馈方案和电反馈方案,所谓位移-弹簧-力反馈方案,是指采用测速电机检测转速,通过位移-弹簧-力反馈比例控制阀,来实现对液压马达排量的控制;所谓电反馈方案,是指用测速电机或光电码器来测量马达轴的转速,实现转速反馈。针对阀控修磨机台车液压系统在工作过程中不停地启动、制动以及往复运动,造成了大量的能量损失,本论文提出采用二次调节技术的修磨机台车液压系统。论文首先对二次调节静液传动系统的组成及其工作原理进行分析和研究,利用MATLAB中的SIMLINK软件建立了位移-弹簧-力反馈比例变量泵的数字仿真模型,并对泵模型进行了动态仿真分析,作为力反馈系统结构设计仿真实验的理论依据。其次,以钢坯修磨机台车为系统的加载对象对二次调节静液传动系统进行建模。在建立各个元件数学模型的基础上得出二次调节静液传动系统的数学模型,作为系统仿真模型。最后对台车二次调节静液传动系统进行了节能特性分析并对系统各个工况参数对系统回收率的影响进行了深入的研究,仿真结果表明:系统的能量回收效率与系统的压力,系统的转速和负载驱动扭矩有关,且都随着各个参数的增大,系统的回收效率有所增加。采用常规PID控制方法分别采用两种系统方案对二次调节静液传动系统进行了转速控制实验,从仿真结果可以看出电反馈的转速控制效果要比位移-弹簧-力反馈的转速控制效果要好,但是,采用位移-弹簧-力反馈所需的生产成本低、性价比要比电反馈高。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及科学意义
• 1.2 二次调节静液传动系统的工作原理及特点
• 1.2.1 二次调节静液传动技术的工作原理
• 1.2.2 二次调节静液传动技术的特点
• 1.3 二次调节静液技术的发展概况
• 1.4 二次调节静液传动系统的应用及前景展望
• 1.4.1 二次调节静液传动系统的应用
• 1.4.2 前景展望
• 1.5 论文的主要研究内容和方法
• 1.6 本章小结
• 第二章 位移-弹簧-力反馈变量柱塞泵的建模与仿真
• 2.1 力反馈比例泵工作原理的介绍及参数的确定
• 2.1.1 变量泵工作原理的介绍
• 2.1.2 参数计算
• 2.1.3 负载力矩的计算
• 2.2 力反馈比例泵的建模与仿真
• 2.2.1 不同电磁力作用下泵的响应曲线
• 2.2.2 考虑动态液阻R和不考虑动态液阻R对泵性能的影响
• 2.2.3 动态液阻R的变化对泵性能的影响
• 2.3 力反馈和电反馈比例泵性能比较
• 2.4 本章小结
• 第三章 钢坯修磨机二次调节控制系统方案的选择
• 3.1 钢坯修磨机台车机组简介
• 3.2 二次调节静液传动系统方案的选择
• 3.2.1 位移-弹簧-力反馈方案
• 3.2.2 电反馈方案
• 3.3 本章小结
• 第四章 二次调节静液传动系统的建模和仿真
• 4.1 液压系统建模相关理论
• 4.2 Matlab语言及动态仿真工具Simulink简介
• 4.3 系统各单元的数学模型的建立
• 4.3.1 恒压变量泵的数学仿真模型的建立
• 4.3.2 蓄能器的数学仿真模型的建立
• 4.3.3 二次元件数学仿真模型的建立
• 4.3.4 溢流阀数学仿真模型的建立
• 4.4 二次调节静液传动系统数学仿真模型的建立
• 4.5 本章小结
• 第五章 台车二次调节系统数字仿真结果分析
• 5.1 台车二次调节静液传动系统的节能特性分析
• 5.2 系统工况参数对能量回收效率的影响
• 5.2.1 油源压力对能量回收效率的影响
• 5.2.2 系统转速对能量回收效率的影响
• 5.3 两种系统方案转速控制特性的仿真比较
• 5.4 PID控制及仿真分析
• 5.4.1 不同P控制时仿真结果的分析
• 5.4.2 不同I控制时仿真结果的分析
• 5.4.3 不同D控制时仿真结果的分析
• 5.4.4 PID控制时仿真结果
• 5.5 不同参数对系统性能影响的仿真分析
• 5.5.1 二次元件转动惯量J对系统性能的影响
• H对系统性能的影响'>5.5.2 二次元件阻尼系数R_H对系统性能的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 全文总结
• 参考文献
• 附录I
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的学术论文目录