脈寬調(diào)制式電液位置系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加載研究.pdf

1、脈寬調(diào)制式電液位置系統(tǒng)，是指由脈寬調(diào)制式比例閥控制的位置系統(tǒng)。脈寬調(diào)制式比例閥由主閥與脈寬調(diào)制(PWM)信號控制的高速開關(guān)閥作為液壓先導(dǎo)橋路共同構(gòu)成，因其具有抗污染能力強(qiáng)，成本較低，與計(jì)算機(jī)接口方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程車輛的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。電液動(dòng)態(tài)加載系統(tǒng)用于在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬被加載對象（如飛行器舵機(jī)）在運(yùn)行過程中作用在其上的各種載荷，以研究這些載荷對被加載對象控制性能產(chǎn)生的影響。電液動(dòng)態(tài)加載系統(tǒng)在加載過程中存在多余力（或力矩

2、），嚴(yán)重影響動(dòng)態(tài)加載系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)品質(zhì)。當(dāng)被加載對象為脈寬調(diào)制式電液位置系統(tǒng)時(shí)，由于控制比例閥的PWM信號的調(diào)制頻率和占空比的影響，以及該類閥存在的嚴(yán)重死區(qū)特性等非線性因素，使得位置系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型的建立，系統(tǒng)精度和響應(yīng)特性的分析和提高，以及加載系統(tǒng)多余力（力矩）的抑制等問題更加困難。
　　本文以脈寬調(diào)制式電液位置系統(tǒng)為研究對象，首先在忽略了負(fù)載連接和固定處的結(jié)構(gòu)柔性造成的彈性條件下，建立了脈寬調(diào)制式比例閥控制的電液位置系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模

3、型，在此基礎(chǔ)上，建立了可對位置系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)加載的閥控液壓馬達(dá)加載過程數(shù)學(xué)模型。分析了脈寬調(diào)制式比例閥PWM信號的調(diào)制頻率和占空比對電液位置系統(tǒng)的控制精度的影響，多余力矩產(chǎn)生的機(jī)理及影響多余力矩大小的因素。
　　針對脈寬調(diào)制式電液位置系統(tǒng)動(dòng)態(tài)加載的多余力矩特性、有擾靜動(dòng)態(tài)加載特性和無擾靜動(dòng)態(tài)加載特性，利用AMESim軟件，研究了加載力矩的大小、位置系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)幅值及頻率對電液動(dòng)態(tài)加載系統(tǒng)加載性能的影響。分析了采用P-Q伺服閥和雙閥并聯(lián)

4、結(jié)構(gòu)以及基于采用結(jié)構(gòu)不變性原理設(shè)計(jì)多余力補(bǔ)償控制器補(bǔ)償多余力的方法。提出了單加載伺服閥結(jié)構(gòu)的基于壓力反饋的補(bǔ)償控制方案，解決了高質(zhì)量速度信號難以獲得的難題，有效抑制了動(dòng)態(tài)加載中的多余力，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了基于xPC Target方案的脈寬調(diào)制式電液位置系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)加載半實(shí)物仿真實(shí)驗(yàn)方案。
　　研究表明，脈寬調(diào)制式比例閥在占空比很小時(shí)存在死區(qū)，占空比接近1時(shí)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，嚴(yán)重影響脈寬調(diào)制式電液位置系統(tǒng)的控制精度;對文中所舉研究對象，脈寬