2D伺服閥數(shù)字控制的關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、電液伺服系統(tǒng)具有功率重量大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快、抗負(fù)載剛度大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、裝備制造等領(lǐng)域。在電液伺服系統(tǒng)中，電液伺服閥起著機(jī)電信號(hào)轉(zhuǎn)換以及功率放大作用，在很大程度上對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的性能起到?jīng)Q定性作用。電液伺服閥的發(fā)展始終貫穿著電液控制技術(shù)整個(gè)發(fā)展歷程，高性能電液伺服閥始終是流體控制領(lǐng)域發(fā)展的一大課題。隨著信息技術(shù)、計(jì)算技術(shù)以及微電子技術(shù)的發(fā)展，電液伺服閥數(shù)字控制成為必然的發(fā)展趨勢(shì)。電液伺服閥的數(shù)字控制一方面提高了整個(gè)系統(tǒng)的控

2、制品質(zhì)和管理水平，另一方面為本身的性能的提高帶來了機(jī)遇--通過數(shù)字控制全面提高本身的動(dòng)靜態(tài)性能。
　　 由于2D伺服閥是利用單個(gè)閥芯的旋轉(zhuǎn)和滑動(dòng)的雙運(yùn)動(dòng)自由度而設(shè)計(jì)的伺服螺旋機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)功率放大功能，相對(duì)其他伺服閥具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強(qiáng)、構(gòu)成導(dǎo)控閥導(dǎo)控級(jí)的零位泄漏小、固有頻率高、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，因此，本論文就對(duì)2D伺服閥的數(shù)字控制關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究，論文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 1.對(duì)2D伺服閥的電-機(jī)械換轉(zhuǎn)器的

3、感應(yīng)子式同步電機(jī)(步進(jìn)電動(dòng)機(jī))的數(shù)字控制進(jìn)行了研究。建立了感應(yīng)子式同步電機(jī)的靜、動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型；研究了感應(yīng)子式同步電機(jī)輸入輸出特性以及電壓控制和電流控制下的頻率特性。由于電流控制下頻寬主要受限于相位滯后，采用線性化方法和相平面方法分析了相位滯后，提出了相位補(bǔ)償?shù)姆椒?；根?jù)研究結(jié)果，提出了同步跟蹤控制算法以保證感應(yīng)子式同步電機(jī)轉(zhuǎn)子無失步連續(xù)跟蹤輸入信號(hào)的變化，并具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性。
　　 2.對(duì)2D伺服閥非線性數(shù)字顫振補(bǔ)償技術(shù)進(jìn)行

4、了研究。為消除或抑制解決2D伺服閥因傳動(dòng)機(jī)構(gòu)間隙所引起的滯環(huán)非線性，建立了2D伺服閥滯環(huán)顫振補(bǔ)償數(shù)學(xué)模型，仿真分析了滯環(huán)顫振補(bǔ)償技術(shù)；為消除因正重疊開口所引起的流量特性的死區(qū)，提出了死區(qū)的顫振補(bǔ)償原理，仿真分析了2D伺服閥流量特性死區(qū)的顫振補(bǔ)償。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了2D伺服閥數(shù)字顫振補(bǔ)償技術(shù)是有效性和理論分析的正確性。
　　 3.根據(jù)同步跟蹤控制算法和2D伺服閥非線性數(shù)字顫振補(bǔ)償技術(shù)，研制了以DSP芯片為核心的嵌入式控制器，并對(duì)電-機(jī)械轉(zhuǎn)

5、換器進(jìn)行了動(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明該電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，其重復(fù)精度小于1％，線性度小于0.5％，對(duì)應(yīng)-3dB、-90°的頻寬約為245Hz，階躍響應(yīng)的上升時(shí)間約為5.5ms。
　　 4.以2D伺服閥為對(duì)象對(duì)閥體進(jìn)行了動(dòng)靜態(tài)特性研究。理論分析2D伺服閥伺服螺旋機(jī)構(gòu)導(dǎo)控級(jí)零位泄漏和靜態(tài)輸入輸出特性；建立了2D伺服閥伺服螺旋機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)模型，研究了其主要結(jié)構(gòu)參數(shù)，如初始弓高、高低孔半徑、敏感腔長度和系統(tǒng)壓力等，對(duì)其頻率特性和