大流量液壓源恒溫恒壓控制及油液彈性模量研究.pdf

1、液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)具有抗負(fù)載的剛度大、執(zhí)行器的功率-重量比大的突出優(yōu)點(diǎn)，已廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中。 隨著對液壓系統(tǒng)的功率和響應(yīng)時(shí)間的要求不斷提高，如何提高液壓系統(tǒng)的性能一直是一個(gè)學(xué)科研究的熱點(diǎn)問題。液壓控制系統(tǒng)的頻寬主要受液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的限制，即為液壓固有頻率ωh和液壓阻尼比ξh所限，而系統(tǒng)的穩(wěn)定性也需要用足夠大的ωh和ξh值來保證。油液的彈性模量決定著液壓固有頻率，油液的粘度直接影響液壓阻尼比.而油液的彈性模量是一個(gè)很難確定的量

2、，油液的粘度隨溫度變化非常明顯，一直是一個(gè)理論分析與計(jì)算的軟參數(shù)。 本文以對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺運(yùn)動(dòng)模擬器液壓控制系統(tǒng)為選題，著重對油液彈性模量的在線測量和大功率液壓系統(tǒng)的油液溫度控制進(jìn)行了研究。 油液彈性模量的在線測量中，定義法是一種最直接最可靠的方法。論文從提高定義法的測量精度入手，提出了從測試腔直接提取測量信息的方法，以克服摩擦力的干擾，針對油液彈性模量的影響因素多、測量值變化大不穩(wěn)定的特點(diǎn)，系統(tǒng)而全面的分析了測試腔形

3、變、泄漏、壓縮升溫等的影響并采取措施減少其對測量值的干擾，測量精度達(dá)到3％。利用該測量裝置首次實(shí)驗(yàn)研究了系統(tǒng)進(jìn)氣前后和系統(tǒng)抽真空前后油液彈性模量變化，間接反映出油液含氣量的變化。針對油溫控制純滯后、參數(shù)時(shí)變的特點(diǎn)，提出了一套油溫控制的方法，利用三通比例水閥分水原理控制通過回油板式換熱器的冷卻水流量并結(jié)合參數(shù)自整定模糊PID控制算法精確控制油液溫度，仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)油溫穩(wěn)定在45±1℃范圍內(nèi)。對大通徑插裝閥控制供油壓力的穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)

4、態(tài)特性進(jìn)行的仿真和實(shí)驗(yàn)研究，得到了參數(shù)變化對性能指標(biāo)的影響規(guī)律，為提高大流量液壓源供油壓力的性能指標(biāo)提供了參考依據(jù)。 論文主要研究內(nèi)容如下： 第一章，介紹了空間交會(huì)對接及其仿真技術(shù)國內(nèi)外研究發(fā)展概況和大型裝備液壓系統(tǒng)集成技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。闡述了油液彈性模量測量和油液溫度控制的研究現(xiàn)狀。提出了本課題的研究內(nèi)容以及完成論文所要進(jìn)行的研究工作。 第二章，簡要介紹了對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)及組成。設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)模擬器液壓系

5、統(tǒng)，包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)和液壓源兩大部分的組成、原理和主要參數(shù)等。針對液壓源設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，油溫控制、抽真空除氣、油液彈性模量測量和供油壓力調(diào)節(jié)，給出了解決方案并對其原理進(jìn)行了闡述。 第三章，在建立油液彈性模量的理論模型基礎(chǔ)上，對影響油液彈性模量的因素進(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了油液彈性模量測量裝置的精度問題。對摻混氣體對油液彈性模量的影響、混氣油液彈性模量隨壓力的變化以及油溫對油液彈性模量的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。并對測量系統(tǒng)壓力波動(dòng)、測

6、量壓力以及泄漏量和氣泡溶解度對測量結(jié)果的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。 第四章，在建立溫度被控對象的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上，分析了油液溫度控制的難點(diǎn)，提出了基于參數(shù)自整定模糊PID的油液溫度控制策略，并進(jìn)行了參數(shù)自整定模糊PID控制器的設(shè)計(jì)以及油液溫度控制的仿真分析。在對接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺運(yùn)動(dòng)模擬器液壓源設(shè)備上進(jìn)行了油液溫度控制實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，采用參數(shù)自整定模糊PID控制算法對液壓系統(tǒng)油液溫度進(jìn)行控制，油溫穩(wěn)定在45±1℃范圍內(nèi)。