大流量2D數(shù)字伺服閥控制器的研究.pdf

1、電液伺服控制系統(tǒng)由于具有響應(yīng)速度快、控制精度高、大的功率重量比等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在航天、機(jī)床、礦山、船舶等實(shí)際系統(tǒng)應(yīng)用中。在液壓控制系統(tǒng)中，伺服閥由于其功率放大和信號(hào)轉(zhuǎn)換作用，對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)的性能起到了關(guān)鍵性的作用?？v觀整個(gè)液壓系統(tǒng)的發(fā)展，離不開伺服閥的發(fā)展，所以如何提高伺服閥的性能，尤其是近些年發(fā)展迅速的大流量伺服閥的性能始終是電液控制領(lǐng)域的一大課題。隨著科技的進(jìn)步伺服閥的數(shù)字控制越來越得到重視。
　　大流量2D伺服閥由于具有雙

2、運(yùn)動(dòng)自由度的機(jī)械結(jié)構(gòu)，相比其他伺服閥具有抗污染能力強(qiáng)、動(dòng)態(tài)性能好、零位泄漏量小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。因此本文針對(duì)大流量2D伺服閥的數(shù)字控制展開研究，論文具體研究內(nèi)容及成果如下:
　　1.研究了大流量2D數(shù)字伺服閥的工作原理，并進(jìn)行了改動(dòng)提升。為了提高初始先導(dǎo)級(jí)的控制流量，獲得較快的響應(yīng)和較寬頻寬，將了原有的圓形高低壓孔改為高低壓孔槽，為了減少加工難度，將原有的螺旋槽改為斜槽。利用伺服閥的螺旋結(jié)構(gòu)，使閥芯具有雙自由度運(yùn)動(dòng)，在單個(gè)閥芯上實(shí)

3、現(xiàn)了主閥和導(dǎo)控功能。同時(shí)建立了大流量2D伺服的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行仿真分析，為實(shí)現(xiàn)2D伺服閥的控制奠定了基礎(chǔ)。
　　2.對(duì)大流量2D伺服閥電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器—三相感應(yīng)子式同步電機(jī)進(jìn)行分析。研究了三相感應(yīng)子式同步電機(jī)常用的幾種工作方式，并就為解決其在液壓系統(tǒng)中頻響與精度之間的矛盾，采用了連續(xù)跟蹤控制算法。對(duì)三相感應(yīng)子式同步電機(jī)進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模，為實(shí)現(xiàn)三相感應(yīng)子式同步電機(jī)的控制奠定了基礎(chǔ)。
　　3.針對(duì)三相感應(yīng)子式同步電機(jī)，采用轉(zhuǎn)矩最大的

4、id=0的控制方法并結(jié)合空間電壓矢量調(diào)制算法(SVPWM)，采用電流、速度、轉(zhuǎn)子角位置三個(gè)串聯(lián)閉環(huán)實(shí)現(xiàn)對(duì)三相感應(yīng)子式同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子角位移任意點(diǎn)的精確快速控制。對(duì)id=0控制方法進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，并結(jié)合Simulink進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果表明該方法具有良好的效果，對(duì)應(yīng)-90°，-3dB的頻寬約為150Hz，階躍響應(yīng)的上升時(shí)間約為12ms。
　　4.根據(jù)空間電壓矢量調(diào)制算法以及連續(xù)跟蹤控制算法，設(shè)計(jì)了以TMS320F2812為核心的大流量2

5、D伺服閥控制器。并對(duì)三相感應(yīng)子式同步電機(jī)進(jìn)行了動(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明三相感應(yīng)子式同步電機(jī)具有良好的性能，重復(fù)精度小于3％，線性度小于1.5％，對(duì)應(yīng)-90°，-3dB的頻寬約為120Hz，階躍響應(yīng)的上升時(shí)間約為15ms。
　　5.搭建大流量2D伺服閥性能測試實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，測試了大流量2D伺服閥空載流量特性曲線和零位泄漏特性以及動(dòng)態(tài)特性，實(shí)驗(yàn)表明，該大流量2D伺服閥具有較好的動(dòng)態(tài)特性，對(duì)應(yīng)-90°，-3dB的頻寬約為100Hz，階躍響應(yīng)