纯水液压同步系统的研究与分析

论文摘要

纯水液压传动技术是把纯水(其中包括淡水和海水)作为工作介质的一种液压传动技术。由于纯水水源广泛,没有污染,阻燃性能好等优点,世界各国都在积极开展纯水液压传动的研究与开发工作,这个领域已成为液压工业技术进步与创新的几个重要领域之一。在查阅大量国内外资料的基础上,论文综述了纯水液压传动技术的研究现状和发展趋势,提出了本文的研究内容和方向。通过对纯水液压同步系统同步控制的研究,为纯水液压传动的应用提供一定的理论依据。本文构建了一个纯水液压同步系统。该系统由主动缸系统和从动缸系统两部分组成,以从动缸系统作为主要研究对象。将主动缸的位移信号作为从动缸的指令信号,通过对从动缸系统的控制调节,使从动缸的位移始终保持和主动缸一致,从而实现系统双缸的同步运动。考虑到插装阀可方便地进行逻辑组合、锥阀磨损的自我补偿能力强、防漏能力强,适合大流量的液压系统的特点,系统的方向控制元件采用滑阀作为先导阀、由插装阀组成的四通逻辑块作为主阀。执行元件采用了纯水液压缸。主动缸的速度由手动节流阀来调节,而从动缸的速度由比例调速阀来控制。分别建立了插装阀、液压缸的数学模型,应用AEMsim建立了比例调速阀的数学模型,在此基础上,根据系统的实际参数建立了插装阀控液压缸的动力机构及从动缸控制系统的数学模型,并从理论上对开环、闭环系统进行了动、静态和稳定性分析。应用计算机工程软件MATLAB/Simulink工具箱对系统进行了仿真分析,得到和理论分析相同的结论。针对纯水液压传动的技术特点,采用PID控制方式对系统进行校正,选择了适宜的PID参数。并对校正前后的静动态特性进行了仿真比较分析。通过PID校正,系统达到了比较好的控制性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 纯水液压传动的主要特点
• 1.3 纯水液压传动技术的国内外研究现状及发展趋势
• 1.3.1 国内研究现状
• 1.3.2 国外研究概况
• 1.3.3 发展趋势
• 1.3.4 纯水液压技术需要解决的问题
• 1.4 课题主要研究内容
• 1.4.1 课题的目的和意义
• 1.4.2 课题研究内容
• 1.5 本章小结
• 第二章 纯水液压同步系统
• 2.1 纯水液压同步系统的构成及工作原理
• 2.1.1 纯水液压泵
• 2.1.2 纯水液压阀
• 2.1.3 纯水液压缸
• 2.2 同步精度
• 2.3 纯水液压系统的主要技术参数及要求
• 2.4 本章小结
• 第三章 纯水液压同步系统的建模与分析
• 3.1 纯水液压系统动力机构的数学模型
• 3.1.1 插装阀的数学模型
• 3.1.2 液压缸的数学模型
• 3.1.3 阀控从动缸的数学模型
• 3.2 比例调速阀的数学模型
• 3.2.1 比例调速阀
• 3.2.2 基于AMESim的调速阀数学模型
• 3.2.3 调速阀模型的简化
• 3.3 同步系统建模
• 3.4 本章小结
• 第四章 控制策略
• 4.1 控制工程理论简介
• 4.2 典型闭环控制系统
• 4.3 对控制系统的基本要求
• 4.4 常用的控制策略
• 4.5 PID控制策略
• 4.6 非线性微分方程的线性化
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统性能分析
• 5.1 系统参数的确定
• 5.2 同步系统性能分析
• 5.3 采用PID控制的系统模型
• 5.4 同步系统的仿真分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录A 攻读硕士期间发表学术论文