并聯(lián)型先導(dǎo)控制電液伺服閥的數(shù)學(xué)模型及控制算法研究.pdf

1、隨著電液伺服系統(tǒng)在重大裝備中的廣泛應(yīng)用,對(duì)大流量電液伺服閥的快響應(yīng)指標(biāo)的要求越來(lái)越高。采用傳統(tǒng)串聯(lián)型先導(dǎo)控制結(jié)構(gòu)的伺服閥在解決“大流量”與“高頻響”這對(duì)矛盾時(shí),遇到了難以逾越的困難。而并聯(lián)型伺服控制方案已成為解決該問(wèn)題的重要研究方向。其中,基于并聯(lián)型先導(dǎo)控制的伺服閥是解決該矛盾最有效的解決方案?；诓⒙?lián)型先導(dǎo)控制原理,建立并聯(lián)型先導(dǎo)控制電液伺服閥的準(zhǔn)確仿真模型,對(duì)并聯(lián)型先導(dǎo)級(jí)的非對(duì)稱(chēng)參數(shù)匹配和基于并聯(lián)先導(dǎo)級(jí)的伺服閥主級(jí)位置閉環(huán)分段非線性

2、協(xié)同控制方案進(jìn)行了仿真與試驗(yàn)研究。研究表明,此方案可同時(shí)實(shí)現(xiàn)大流量高頻響伺服閥在兩個(gè)工作點(diǎn)之間大范圍跳變的階躍響應(yīng)和在一個(gè)工作點(diǎn)附近的高頻調(diào)整頻率響應(yīng)性能指標(biāo)的優(yōu)化,為我國(guó)大流量、高頻響電液伺服技術(shù)的新發(fā)展奠定了重要的理論基礎(chǔ),并進(jìn)一步地拓寬了電液伺服閥的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 論文的第一章在簡(jiǎn)要介紹電液伺服閥在現(xiàn)代電液控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)大流量、高頻響的迫切性的基礎(chǔ)上,分析了電液伺服閥在實(shí)現(xiàn)大流量和高頻響之間出現(xiàn)的矛盾,并指出了其技術(shù)難點(diǎn)

3、。通過(guò)對(duì)電液伺服閥在大流量、高頻響以及相關(guān)控制方法方面的研究現(xiàn)狀的分析,更進(jìn)一步明確了該課題的研究意義與價(jià)值;最后,提出了本課題的研究目標(biāo)與主要研究?jī)?nèi)容,使以后的研究工作明確了研究思路。
　　 論文的第二章對(duì)并聯(lián)先導(dǎo)控制電液伺服閥的組成及各部分工作機(jī)理進(jìn)行了詳細(xì)的分析,建立了各主要組成部分的數(shù)學(xué)模型并推導(dǎo)出傳遞函數(shù),最后得出研究對(duì)象的頻域數(shù)學(xué)模型,根據(jù)數(shù)學(xué)模型在理論上分析了一些參數(shù)對(duì)主閥動(dòng)態(tài)特性的影響。最后,基于AMESim仿真

4、軟件建立了研究對(duì)象的仿真模型,并通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了仿真模型在時(shí)域和頻域的正確性,為后續(xù)的研究分析奠定了基礎(chǔ);
　　 論文的第三章基于仿真模型對(duì)管道參數(shù)和蓄能器參數(shù)對(duì)主閥動(dòng)態(tài)特性的影響進(jìn)行了仿真分析,得出了一些結(jié)論,并利用遺傳算法對(duì)參數(shù)的匹配性進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì);采用FLUENT軟件對(duì)主閻液動(dòng)力進(jìn)行了仿真計(jì)算,并將對(duì)應(yīng)的液動(dòng)力系數(shù)應(yīng)用于AMESim仿真模型中,并對(duì)外流式和內(nèi)流式的液動(dòng)力情況進(jìn)行分析,得出了內(nèi)流式時(shí)液動(dòng)力較小的定性結(jié)論,結(jié)合主

5、閻工作壓差變化大的特性對(duì)分析了穩(wěn)態(tài)液動(dòng)力隨閥口壓降變化的變化情況;基于AMESim仿真模型,提出了解決主閥在開(kāi)啟階段B口上壓時(shí)閥芯出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象的問(wèn)題和并聯(lián)先導(dǎo)閥組零位漂移現(xiàn)象引起的控制特性不可靠問(wèn)題的解決方案;
　　 論文的第四章分析了流量增益、流量——壓力系數(shù)和壓力增益三個(gè)系數(shù)對(duì)系統(tǒng)控制特性的影響,基于仿真模型對(duì)分段線性控制和分段非線性控制兩種控制方法的控制特性做了仿真研究,提出分段非線性的控制方法是解決高頻響大流量矛盾的最有

6、效控制方法。介紹了主級(jí)閉環(huán)分段非線性控制的控制策略和控制方案,基于仿真模型確定了主閥在大范圍調(diào)整到小范圍調(diào)整的切換點(diǎn)最優(yōu)值,為后續(xù)的實(shí)驗(yàn)研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 為了對(duì)并聯(lián)先導(dǎo)控制大流量電液伺服閥進(jìn)行試驗(yàn)研究,搭建了大流量閥測(cè)試試驗(yàn)臺(tái)。論文的第五章對(duì)大流量閥測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)和試驗(yàn)方法做了簡(jiǎn)單介紹,試驗(yàn)方法上采用matlab與NI數(shù)據(jù)采集卡通訊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理,采用matlab xpc系統(tǒng)對(duì)測(cè)試系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制;將分段非線性控制方法應(yīng)用于并聯(lián)先導(dǎo)