電控伺服變量液壓泵及其嵌入式控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、變量泵作為液壓系統(tǒng)的動(dòng)力元件之一，對(duì)系統(tǒng)性能起著舉足輕重的作用，各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谧兞勘玫目刂菩阅芎涂刂旗`活性要求越來(lái)越高。軸向柱塞泵作為一種變量液壓泵，具有壓力等級(jí)高、噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于礦山、工程機(jī)械、船舶等領(lǐng)域。但傳統(tǒng)軸向柱塞泵的變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)與加工難度高，且變量控制的靈活性較低。本學(xué)位論文的研究對(duì)象是一種電控伺服變量液壓泵，采用高速開(kāi)關(guān)閥作為變量控制閥，基于傳感器的信號(hào)反饋，采用嵌入式控制器進(jìn)行程序控制，具有變

2、量機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，變量控制靈活，可程序控制等優(yōu)點(diǎn)，具有一定的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值，也對(duì)工程實(shí)踐有一定的指導(dǎo)意義。
　　本學(xué)位論文首先討論了電控伺服變量泵的工作原理，從傳感器信號(hào)反饋、高速開(kāi)關(guān)閥變量控制和嵌入程序控制三方面分析了電控伺服變量泵的液壓原理和控制原理。然后基于ProE三維設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)了電控伺服變量泵的結(jié)構(gòu)方案，對(duì)高速開(kāi)關(guān)閥的安置方式和角度傳感器檢測(cè)斜盤(pán)角度的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了重點(diǎn)研究。在AEMSim中建立電控伺服變量泵的液壓仿真模型，在

3、LabVIEW中建立控制器仿真模型，采用聯(lián)合仿真技術(shù)得到電控伺服變量泵對(duì)壓力、流量、功率等輸入信號(hào)的動(dòng)態(tài)控制曲線，仿真結(jié)果證明電控伺服變量泵原理方案的可行性。采用ARM控制芯片，利用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)嵌入式控制器，對(duì)各電路模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析，設(shè)計(jì)PCB并制作實(shí)驗(yàn)板。本學(xué)位論文還搭建了試驗(yàn)臺(tái)，在該試驗(yàn)臺(tái)上完成了電控伺服變量泵的動(dòng)靜態(tài)控制特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本課題設(shè)計(jì)的電控伺服變量泵具有很好的控制靈活性，動(dòng)態(tài)控制性能良

4、好，靜態(tài)控制時(shí)可以消除傳統(tǒng)控制閥里彈簧造成的壓差，恒功率工作曲線為雙曲線。
　　本學(xué)位論文各章節(jié)主要內(nèi)容如下:
　　第一章為緒論部分，指出本課題的研究背景和意義，介紹了國(guó)內(nèi)外關(guān)于電控伺服變量泵、軸向柱塞泵變量控制方法以及高速開(kāi)關(guān)閥的相關(guān)研究現(xiàn)狀，在此基礎(chǔ)上，提出本文的研究?jī)?nèi)容。
　　第二章討論了電控伺服變量泵的原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，從液壓原理和控制原理兩方面分析了電控伺服變量泵的工作原理。采用ProE三維設(shè)計(jì)軟件，設(shè)計(jì)了

5、基于高速開(kāi)關(guān)閥作為變量控制閥的結(jié)構(gòu)方案，以及角度傳感器檢測(cè)斜盤(pán)轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)方案，隨后給出了電控伺服變量泵的總裝設(shè)計(jì)圖。
　　第三章為電控伺服變量泵的建模與仿真，在AMESim中建立液壓仿真模型，在LabVIEW中建立控制器仿真模型，采用聯(lián)合仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)電控伺服變量泵的系統(tǒng)仿真。在仿真模型中建立加載系統(tǒng)，在控制器模型中建立參數(shù)調(diào)節(jié)和控制模式設(shè)置功能，通過(guò)仿真研究了電控伺服變量泵在壓力控制、流量控制和功率控制時(shí)的動(dòng)態(tài)控制性能。
　

6、　第四章為嵌入式控制器及其程序設(shè)計(jì)，選擇Cortex-M3架構(gòu)的ARM微控制器，設(shè)計(jì)主芯片的外圍電路。采用Altium Designer電路設(shè)計(jì)軟件，較為詳細(xì)地討論了各功能模塊的電路設(shè)計(jì)方案。根據(jù)電控伺服變量泵的功能需求，將程序設(shè)計(jì)模塊化，編寫(xiě)嵌入式控制程序，分模塊簡(jiǎn)要分析了程序的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。
　　第五章為實(shí)驗(yàn)部分，設(shè)計(jì)并搭建了電控伺服變量泵性能試驗(yàn)臺(tái)，簡(jiǎn)要介紹了試驗(yàn)臺(tái)的液壓和電氣原理，在試驗(yàn)臺(tái)上設(shè)計(jì)電控伺服變量泵的實(shí)驗(yàn)方