汽车低速轮胎试验机侧偏侧倾运动液压伺服系统研究

论文摘要

本文研制的汽车低速轮胎动态特性试验机是测量汽车轮胎在低速状态下各种性能参数的实验设备。该设备主要由执行机构、液压回路与电子控制器组成,通过上述部件构成闭环控制系统来实现对轮胎进行垂直加载和侧偏、侧倾加载动作。本文主要针对低速轮胎试验中的控制精度、响应速度以及克服非线性和干扰等问题对控制策略所进行了研究。本文对控制轮胎试验机侧偏侧倾运动的电液伺服系统进行了研究,得出了其在典型信号输入下的性能,对低速轮胎试验机的设计、制造和调试具有指导意义。推导出了阀控非对称液压缸的传递函数,应用古典控制理论建立了轮胎试验机侧偏系统和侧倾系统的线性化模型,并应用现代控制理论建立了系统的非线性化数学模型。根据两个系统的实际情况,运用SIMULINK软件包中的模块库对线性和非线性模型分别进行了仿真分析,并且对仿真结果与实验结果进行了比较分析。通过仿真发现:线性模型过渡时间短、没有超调量,响应曲线明显优于非线性模型;如果液压缸一腔压力不能使活塞与阀芯保持同步,就会出现冲击现象,输入频率越高,这种现象就越严重;阀控非对称缸在三角波信号频率较大时会出现压力低与零压的现象。根据以上分析作者应用Visual Basic语言设计了试验机的数字控制器,实际的测试结果证明了建模的正确性,并且取得了满意的控制效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 论文的背景及主要内容
• 1.2 液压伺服控制系统概述
• 1.3 零开口四边电液伺服阀控非对称液压缸
• 第二章 轮胎实验机侧偏伺服系统模型
• 2.1 侧偏系统的技术要求
• 2.2 侧偏伺服系统设计
• 2.2.1 技术参数
• 2.2.2 系统参数的确定
• 2.2.3 系统元件的选取
• 2.3 侧偏伺服系统的线性模型
• 2.3.1 阀的负载压力一流量特性
• 2.3.2 液压缸流量连续性方程
• 2.3.3 液压缸力平衡方程
• 2.3.4 阀控非对称缸的传递函数
• 2.3.5 侧偏速度系统的传递函数
• 2.3.6 系统参数的确定
• 2.4 侧偏伺服系统的非线性模型
• 2.4.1 阀控非对称缸的非线性模型
• 2.4.2 阀的输出流量方程
• 2.4.3 工作腔连续性方程
• 2.4.4 液压缸力平衡方程
• 2.4.5 伺服阀位移方程（伺服阀当成比例环节）
• 第三章 轮胎试验机侧倾系统模型
• 3.1 侧倾系统的技术要求
• 3.2 侧倾伺服系统设计
• 3.3 侧倾速度伺服系统线性数学模型设计
• 3.3.1 技术参数
• 3.3.2 油缸受力分析
• 3.3.3 系统参数确定
• 3.3.4 系统元件的选取
• 3.3.5 线性模型的建立
• 3.3.6 线性模型中的具体参数
• 3.4 侧倾速度伺服系统非线性数学模型设计
• 3.4.1 阀的输出流量方程
• 3.4.2 工作腔连续性方程（忽略泄露）
• 3.4.3 力平衡方程
• 3.4.4 伺服阀位移方程（伺服阀当成比例环节）
• 第四章 轮胎试验机速度伺服系统仿真分析
• 4.1 MATLAB简介
• 4.2 侧偏系统仿真
• 4.2.1 阶跃响应仿真
• 4.2.2 三角波响应仿真
• 4.3 侧倾系统仿真
• 4.3.1 阶跃响应仿真
• 4.3.2 三角波响应仿真
• 4.4 实际侧偏、侧倾系统
• 4.4.1 系统的组成
• 4.4.2 控制方式
• 4.4.3 试验结果与仿真的比较
• 第五章 结论
• 参考文献
• 在学研究成果
• 致谢