电液比例控制技术及其在大型养路机械中的应用研究

论文摘要

铁路大型养路机械的使用是使铁路工务的施工设备实现机械化、专业化、现代化目标的重大举措。在铁路大型养路机械中运用了大量的电液比例控制阀，如对捣固车的捣固装置升降的控制、稳定车中稳定装置振动控制、稳定装置中左右垂直预加载力的控制等。因此，研究电液比例控制技术及其在大型养路机械中的应用对于提高铁路大型养路机械的控制水平具有较大的现实意义。论文阐述了铁路大型养路机械及电液比例控制技术的国内外研究与应用现状，探讨了电液比例阀的工作原理以及电液比例控制技术的基本原理，研究了电液比例控制技术在大型养路机械网络控制平台中的应用方法，结合对抄平起拨道捣固车工作环境的特点和捣固车电气系统的控制需求的分析，完成了网络控制平台底层硬件电路的设计工作，即以TI公司的TMS320F2812DSP为底层硬件电路的控制核心，辅以其他外围模块组建成底层硬件平台。并针对底层硬件平台的工作环境，研究并设计了相应的抗干扰电路。研究了PWM方法及其控制技术的优势，完成了采用PWM技术驱动电液比例阀的控制电路设计。针对比例阀中位死区在位置闭环控制系统中对系统性能的影响比较严重的情况，采用了线性化补偿PID控制方法，从而有效地减小比例阀死区的影响和提高系统控制精度。针对捣固车网络控制平台调试过程中，出现的I/O驱动模块输出存在的问题，如：MOSFET发热、模块发热和过流保护不可靠等，进行了改进设计。本文的研究成果已分别在08-32型捣固车和WD-320型动力稳定车上成功应用，验证了其有效性和实用价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景和意义
• 1.2 大型养路机械简介
• 1.3 电液比例控制技术概述
• 1.4 本文研究的主要内容和组织结构
• 第2章 电液比例控制技术
• 2.1 电液比例阀及其工作原理
• 2.2 电液比例控制技术的基本原理
• 第3章 捣固车网络控制平台底层硬件设计
• 3.1 底层硬件电路总体设计
• 3.2 DSP 控制电路设计
• 3.2.1 DSP 电源模块设计
• 3.2.2 A/D 转换模块设计
• 3.2.3 GPIO 控制电路
• 3.3. 通讯电路设计
• 3.3.1 CAN 通信电路设计
• 3.3.2 RS-232 接口电路设计
• 3.3.3 SPI 接口电路设计
• 3.4 硬件抗干扰设计
• 第4章 基于 PWM 技术的比例阀控制
• 4.1 PWM 技术
• 4.2 控制电路设计
• 4.3 中位死区分析及减小方法
• 4.3.1 常用减小电液比例阀死区的方法
• 4.3.2 线性化补偿方法的研究
• 4.3.3 采用线性化的 PID 控制方法
• 4.4 小结
• 第5章 I/O 驱动模块的设计与调试
• 5.1 I/O 驱动模块电路设计
• 5.2 MOSFET 发热问题及改进办法
• 5.2.1 MOSFET 发热问题分析
• 5.2.2 改进方法
• 5.3 采样电阻发热问题及改进方法
• 5.3.1 采样电阻发热问题分析
• 5.3.2 改进方法
• 5.4 短路问题及改进方法
• 5.4.1 短路问题分析
• 5.4.2 改进方法
• 5.5 实验结果与分析
• 5.5.1 MOSFET 关断时间与温升实验
• 5.5.2 陶瓷电阻温升实验
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢