基于壓力流量雙反饋的電控變量泵嵌入式控制系統(tǒng)研究.pdf

1、變量泵作為液壓系統(tǒng)的重要動力元件，廣泛應(yīng)用于冶金、礦山、工程機(jī)械、船舶、民航地面設(shè)備等液壓傳動領(lǐng)域。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展，人們對于液壓系統(tǒng)的要求也逐漸提高，電控變量泵系統(tǒng)因其控制精度高，控制方式靈活等特點(diǎn)而成為變量泵系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢。本文研究緊密結(jié)合國內(nèi)外電控變量柱塞泵的發(fā)展趨勢，提出了一種基于ARM嵌入式控制器的電控變量泵系統(tǒng)。電控變量泵系統(tǒng)采用內(nèi)置傳感器進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的測量，使用高速開關(guān)閥作為整個(gè)電控變量泵系統(tǒng)的控制閥，通過嵌入式控

2、制器進(jìn)行程序控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)變量泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制。電控變量泵的研究不僅與我國工業(yè)裝備智能化的要求相一致，也對液壓技術(shù)的發(fā)展起到了推動作用。
　　本論文首先介紹了電控變量泵系統(tǒng)的組成部分，闡述了其工作原理。對于電控變量泵的流量控制、壓力控制和功率控制等控制模式進(jìn)行了控制原理的分析。完成了電控變量泵的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)，建立電控變量泵的泵體的三維模型。在AMESim軟件中建立了液壓系統(tǒng)的仿真模型，在LabVIEW軟件中建立了控制器的仿真模型，

3、通過聯(lián)合仿真接口模塊實(shí)現(xiàn)了二者的聯(lián)合仿真，驗(yàn)證了電控變量泵系統(tǒng)方案的可行性。完成了電控變量泵嵌入式控制器硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。選擇ARM芯片作為本課題所設(shè)計(jì)的嵌入式控制器的核心元件，運(yùn)用PWM反接卸荷式功率放大電路進(jìn)行驅(qū)動高速開關(guān)閥，并設(shè)計(jì)相關(guān)的外圍接口電路，完成整個(gè)控制器硬件電路的PCB設(shè)計(jì)，經(jīng)過加工焊接制作成實(shí)際電路板。設(shè)計(jì)了電控變量泵嵌入式控制器軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)包含基于ARM的嵌入式控制器下位機(jī)軟件系統(tǒng)，基于PC端嵌入式控制器上位機(jī)

4、軟件系統(tǒng)，基于Android手機(jī)端APP軟件系統(tǒng)。通過整個(gè)嵌入式控制器的軟硬件系統(tǒng)完成電控變量泵的閉環(huán)控制。設(shè)計(jì)了電控變量泵的控制特性實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明基于壓力流量雙反饋的電控變量泵系統(tǒng)的控制方式靈活，控制性能良好。
　　本論文主要內(nèi)容如下：
　　第一章介紹了基于壓力流量雙反饋的電控變量泵嵌入式控制系統(tǒng)的研究背景和意義，隨后闡述了國內(nèi)外關(guān)于電控變量泵、電液控制器及高速開關(guān)閥的研究現(xiàn)狀，最后提出了本課題的研究內(nèi)容。
　　

5、第二章闡述了電控變量泵的組成及原理，分析了流量控制、壓力控制和功率控制等不同控制模式的控制原理，通過三維軟件完成了電控變量泵的結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì);在AMESim軟件中建立液壓仿真模型，在LabVIEW軟件中建立控制器仿真模型，并通過仿真接口模塊實(shí)現(xiàn)了二者的聯(lián)合仿真，通過仿真結(jié)果驗(yàn)證方案的可行性。
　　第三章根據(jù)整個(gè)系統(tǒng)的控制功能需求，完成嵌入式控制器的總體方案設(shè)計(jì)。確立了以STM32F103ZET6芯片為主控器，完成了包含主控制器模塊、

6、電源模塊、輸入接口模塊、功率放大模塊、通信模塊等在內(nèi)的各個(gè)電路模塊的設(shè)計(jì)。通過電路原理圖完成PCB設(shè)計(jì)，經(jīng)過加工焊接制作成實(shí)際的嵌入式控制器。
　　第四章設(shè)計(jì)了電控變量泵嵌入式控制器軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)主要包含:基于ARM的嵌入式控制器下位機(jī)軟件系統(tǒng)，基于PC端嵌入式控制器上位機(jī)軟件系統(tǒng)，基于Android手機(jī)端APP軟件系統(tǒng)三個(gè)方面。闡述了下位機(jī)軟件系統(tǒng)各個(gè)程序模塊設(shè)計(jì)，上位機(jī)軟件系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)以及上下位機(jī)之間的通信交互。開發(fā)基于A

7、ndroid手機(jī)端APP軟件系統(tǒng)，并借助于WiFi模塊實(shí)現(xiàn)與嵌入式控制器下位機(jī)軟件系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信。
　　第五章設(shè)計(jì)了電控變量泵的實(shí)驗(yàn)方案，通過基于采集卡電控變量泵控制特性實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了電控變量泵系統(tǒng)的性能，并最終完成了基于ARM控制器電控變量泵控制特性實(shí)驗(yàn)，通過兩者的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對比，顯示了基于ARM控制系統(tǒng)的電控變量泵的優(yōu)勢以及良好的控制性能，也同時(shí)驗(yàn)證了研究開發(fā)的嵌入式控制器的軟硬件系統(tǒng)的良好性能。
　　第六章對全文進(jìn)行總結(jié)