并聯(lián)型先導控制電液伺服閥的數(shù)學模型及控制算法研究.pdf

1、隨著電液伺服系統(tǒng)在重大裝備中的廣泛應(yīng)用,對大流量電液伺服閥的快響應(yīng)指標的要求越來越高。采用傳統(tǒng)串聯(lián)型先導控制結(jié)構(gòu)的伺服閥在解決“大流量”與“高頻響”這對矛盾時,遇到了難以逾越的困難。而并聯(lián)型伺服控制方案已成為解決該問題的重要研究方向。其中,基于并聯(lián)型先導控制的伺服閥是解決該矛盾最有效的解決方案。基于并聯(lián)型先導控制原理,建立并聯(lián)型先導控制電液伺服閥的準確仿真模型,對并聯(lián)型先導級的非對稱參數(shù)匹配和基于并聯(lián)先導級的伺服閥主級位置閉環(huán)分段非線性

2、協(xié)同控制方案進行了仿真與試驗研究。研究表明,此方案可同時實現(xiàn)大流量高頻響伺服閥在兩個工作點之間大范圍跳變的階躍響應(yīng)和在一個工作點附近的高頻調(diào)整頻率響應(yīng)性能指標的優(yōu)化,為我國大流量、高頻響電液伺服技術(shù)的新發(fā)展奠定了重要的理論基礎(chǔ),并進一步地拓寬了電液伺服閥的應(yīng)用領(lǐng)域。
　　 論文的第一章在簡要介紹電液伺服閥在現(xiàn)代電液控制系統(tǒng)中實現(xiàn)大流量、高頻響的迫切性的基礎(chǔ)上,分析了電液伺服閥在實現(xiàn)大流量和高頻響之間出現(xiàn)的矛盾,并指出了其技術(shù)難點

3、。通過對電液伺服閥在大流量、高頻響以及相關(guān)控制方法方面的研究現(xiàn)狀的分析,更進一步明確了該課題的研究意義與價值;最后,提出了本課題的研究目標與主要研究內(nèi)容,使以后的研究工作明確了研究思路。
　　 論文的第二章對并聯(lián)先導控制電液伺服閥的組成及各部分工作機理進行了詳細的分析,建立了各主要組成部分的數(shù)學模型并推導出傳遞函數(shù),最后得出研究對象的頻域數(shù)學模型,根據(jù)數(shù)學模型在理論上分析了一些參數(shù)對主閥動態(tài)特性的影響。最后,基于AMESim仿真

4、軟件建立了研究對象的仿真模型,并通過試驗驗證了仿真模型在時域和頻域的正確性,為后續(xù)的研究分析奠定了基礎(chǔ);
　　 論文的第三章基于仿真模型對管道參數(shù)和蓄能器參數(shù)對主閥動態(tài)特性的影響進行了仿真分析,得出了一些結(jié)論,并利用遺傳算法對參數(shù)的匹配性進行優(yōu)化設(shè)計;采用FLUENT軟件對主閻液動力進行了仿真計算,并將對應(yīng)的液動力系數(shù)應(yīng)用于AMESim仿真模型中,并對外流式和內(nèi)流式的液動力情況進行分析,得出了內(nèi)流式時液動力較小的定性結(jié)論,結(jié)合主

5、閻工作壓差變化大的特性對分析了穩(wěn)態(tài)液動力隨閥口壓降變化的變化情況;基于AMESim仿真模型,提出了解決主閥在開啟階段B口上壓時閥芯出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象的問題和并聯(lián)先導閥組零位漂移現(xiàn)象引起的控制特性不可靠問題的解決方案;
　　 論文的第四章分析了流量增益、流量——壓力系數(shù)和壓力增益三個系數(shù)對系統(tǒng)控制特性的影響,基于仿真模型對分段線性控制和分段非線性控制兩種控制方法的控制特性做了仿真研究,提出分段非線性的控制方法是解決高頻響大流量矛盾的最有

6、效控制方法。介紹了主級閉環(huán)分段非線性控制的控制策略和控制方案,基于仿真模型確定了主閥在大范圍調(diào)整到小范圍調(diào)整的切換點最優(yōu)值,為后續(xù)的實驗研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 為了對并聯(lián)先導控制大流量電液伺服閥進行試驗研究,搭建了大流量閥測試試驗臺。論文的第五章對大流量閥測試實驗臺和試驗方法做了簡單介紹,試驗方法上采用matlab與NI數(shù)據(jù)采集卡通訊實現(xiàn)數(shù)據(jù)處理,采用matlab xpc系統(tǒng)對測試系統(tǒng)實時控制;將分段非線性控制方法應(yīng)用于并聯(lián)先導