水壓伺服閥摩擦非線性的理論分析與試驗(yàn)研究.pdf

1、以海(淡)水作為介質(zhì)的水壓傳動(dòng)技術(shù)是當(dāng)前國(guó)際上本學(xué)科前沿的、有廣闊應(yīng)用前景的一門新興技術(shù)，由于它具有無(wú)污染、不燃燒、節(jié)約能源、工作介質(zhì)易于獲取等突出優(yōu)點(diǎn)，正日益受到國(guó)內(nèi)外工程界的廣泛重視。然而，水和油在理化性能方面的重大差異向水壓元件的研制提出了重大挑戰(zhàn)。水壓伺服閥作為水壓傳動(dòng)的高精度控制元件對(duì)水壓傳動(dòng)的研究和發(fā)展具有十分重要的意義。 水壓伺服閥中的摩擦非線性環(huán)節(jié)嚴(yán)重影響了整個(gè)水壓伺服系統(tǒng)的控制精度，油壓元件中的一些技術(shù)參數(shù)并不

2、能在水壓元件的控制中直接應(yīng)用。要設(shè)計(jì)出高控制精度的水壓伺服系統(tǒng)，必須對(duì)水壓伺服閥的摩擦非線性環(huán)節(jié)進(jìn)行深入的研究。 本文首先比較了國(guó)內(nèi)外在摩擦補(bǔ)償控制方面的研究概況和發(fā)展模式，詳細(xì)地分析了伺服系統(tǒng)中摩擦的非線性環(huán)節(jié)及不同摩擦模型的特點(diǎn)，建立了LuGre摩擦模型。LuGre模型不僅考慮了粘性摩擦、庫(kù)侖摩擦，而且考慮了靜摩擦和Stribeck負(fù)斜率效應(yīng)，包含了幾乎所有摩擦的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性。并且該模型適用于基于模型的摩擦補(bǔ)償方法，易為運(yùn)

3、動(dòng)控制器所接受。 通過(guò)對(duì)現(xiàn)有試驗(yàn)臺(tái)架進(jìn)行技術(shù)改造，自行設(shè)計(jì)了水壓伺服閥摩擦力測(cè)控系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，研制了試驗(yàn)裝置的硬件接口電路，編制了功能較為完善的數(shù)據(jù)采集軟件。加工出了一系列不同形狀和規(guī)格的閥芯閥套的組合試件，在不同的配合間隙、軸向配合長(zhǎng)度以及進(jìn)出口壓力條件下，對(duì)上述幾組典型試件的摩擦特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。分析得出隨著工作壓力的升高，摩擦力逐漸變大，閥芯的偏心位置也隨之發(fā)生改變；閥芯與閥套配合間隙對(duì)摩擦力的影響最為嚴(yán)重，呈現(xiàn)高次方的非