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、動態(tài)響應(yīng)速度快、抗負載剛度大等優(yōu)點，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，電液伺服閥起著機電信號轉(zhuǎn)換以及功率放大作用，在很大程度上對整個系統(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。電液伺服閥的數(shù)字控制一方面提高了整個系統(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遇--通過數(shù)字控制全面提高本身的動靜態(tài)性能。
　　 由于2D伺服閥是利用單個閥芯的旋轉(zhuǎn)和滑動的雙運動自由度而設(shè)計的伺服螺旋機構(gòu)實現(xiàn)功率放大功能，相對其他伺服閥具有結(jié)構(gòu)簡單、抗污染能力強、構(gòu)成導(dǎo)控閥導(dǎo)控級的零位泄漏小、固有頻率高、動態(tài)性能好等優(yōu)點，因此，本論文就對2D伺服閥的數(shù)字控制關(guān)鍵技術(shù)進行研究，論文的主要研究內(nèi)容和成果如下：
　　 1.對2D伺服閥的電-機械換轉(zhuǎn)器的

3、感應(yīng)子式同步電機(步進電動機)的數(shù)字控制進行了研究。建立了感應(yīng)子式同步電機的靜、動態(tài)數(shù)學模型；研究了感應(yīng)子式同步電機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，提出了相位補償?shù)姆椒ǎ桓鶕?jù)研究結(jié)果，提出了同步跟蹤控制算法以保證感應(yīng)子式同步電機轉(zhuǎn)子無失步連續(xù)跟蹤輸入信號的變化，并具有良好的動靜態(tài)特性。
　　 2.對2D伺服閥非線性數(shù)字顫振補償技術(shù)進行

4、了研究。為消除或抑制解決2D伺服閥因傳動機構(gòu)間隙所引起的滯環(huán)非線性，建立了2D伺服閥滯環(huán)顫振補償數(shù)學模型，仿真分析了滯環(huán)顫振補償技術(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)的顫振補償原理，仿真分析了2D伺服閥流量特性死區(qū)的顫振補償。實驗驗證了2D伺服閥數(shù)字顫振補償技術(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)字顫振補償技術(shù)，研制了以DSP芯片為核心的嵌入式控制器，并對電-機械轉(zhuǎn)

5、換器進行了動靜態(tài)實驗，實驗表明該電-機械轉(zhuǎn)換器具有良好的動靜態(tài)性能，其重復(fù)精度小于1％，線性度小于0.5％，對應(yīng)-3dB、-90°的頻寬約為245Hz，階躍響應(yīng)的上升時間約為5.5ms。
　　 4.以2D伺服閥為對象對閥體進行了動靜態(tài)特性研究。理論分析2D伺服閥伺服螺旋機構(gòu)導(dǎo)控級零位泄漏和靜態(tài)輸入輸出特性；建立了2D伺服閥伺服螺旋機構(gòu)的動態(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，對其頻率特性和