基于高速开关阀的数字式变量泵研究

论文摘要

在液压控制系统中,液压泵是一个不可缺少的核心元件,其性能的好坏直接对液压系统的性能有着重要的影响。为实现液压系统较高的能源效率及可控性能,变量泵在较多的液压系统中使用。泵变量主要有电机变频调速和改变排量两种方式,但两种方式都存在着较大的惯性,动态响应慢等问题,严重阻碍液压系统整体性能的提升。本文针对两种变量方式的不足,设计了一种由定量泵、高速开关阀、插装阀、蓄能器等元件组成的在闭环控制状态下实现变量功能的数字式变量泵。该泵利用高速开关阀控插装阀代替普通变量泵的变量机构,消除变量机构的惯性影响,改善液压系统的动态响应,通过控制PWM信号,实现较大的流量或压力控制范围,从而提高液压系统效率及控制性能。论文分析了高速开关阀及插装阀的相关特性,阐述了数字式变量泵先导控制级——高速开关阀控插装阀的控制策略,通过工作原理分析、数学方程建立及AMEsim软件仿真,选择控制性能优越的二位三通高速开关阀控插装阀作为数字式变量泵的先导控制级。其后,确定了数字式变量泵的整体控制方案,通过工作原理分析和建模仿真,研究了控制方案的可行性及其不同参数对数字式变量泵性能的影响。最后通过闭环优化控制,使数字式变量泵具有较小的压力波动范围和较短的响应时间,来实现数字式变量泵的最佳控制性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 数字液压控制技术研究现状
• 1.1.1 间接式数字液压控制技术
• 1.1.2 直接式数字液压控制技术
• 1.2 数字控制变量泵的发展概况
• 1.2.1 基于改变排量的数字变量泵
• 1.2.2 基于变频调速的数字变量泵
• 1.3 课题研究的背景及意义
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第二章 高速开关阀及插装阀的性能研究
• 2.1 高速开关阀
• 2.1.1 高速开关阀介绍
• 2.1.2 高速开关阀分类及应用
• 2.1.3 高速开关阀的阀芯运动分析
• 2.1.4 高速开关阀的特性分析
• 2.1.4.1 高速电磁开关阀的静态特性分析
• 2.1.4.2 高速电磁开关阀的动态特性分析
• 2.2 插装阀
• 2.2.1 插装阀简介
• 2.2.2 插装阀特性分析
• 2.3 本章小结
• 第三章 高速开关阀控插装阀控制策略
• 3.1 高速开关阀选择
• 3.2 高速开关阀控插装阀控制方案
• 3.2.1 控制方案一
• 3.2.2 控制方案二
• 3.3 高速开关阀控插装阀的数学建模
• 3.3.1 控制方案一的数学建模
• 3.3.2 控制方案二的数学建模
• 3.4 高速电磁开关阀控插装阀的仿真分析
• 3.4.1 仿真软件AMEsim简介
• 3.4.2 控制方案一的仿真分析
• 3.4.3 控制方案二的仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 数字式变量泵的特性研究
• 4.1 数字式变量泵
• 4.2 数字式变量泵的数学建模
• 4.3 数字式变量泵的仿真分析
• 4.3.1 数字式变量泵仿真模型的建立
• 4.3.2 数字式变量泵仿真模型相关参数的确定
• 4.3.2.1 阻尼小孔参数的设计及理论计算
• 4.3.2.2 蓄能器参数的设计及理论计算
• 4.3.3 数字式变量泵仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 数字式变量泵的优化控制
• 5.1 数字式变量泵的闭环控制
• 5.2 数字式变量泵的闭环控制优化
• 5.3 本章小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读工学硕士期间的学术成果