双伺服电机泵独立驱动非对称液压缸控制系统

作     者：陈姼珺 

作者单位：上海交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：施光林

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 

主      题：双伺服泵控系统 非对称液压缸 位置控制 联合仿真 PID控制 

摘      要：近年来,因为泵控系统相较阀控系统更为节能的特性,对泵控系统的研究也越来越多。而针对泵控非对称液压缸系统,为了解决液压缸两腔流量的平衡问题,国内外专家学者也出了通过补油回路、单电机驱动专用泵以及双泵或多泵驱动等解决方法。其中,双泵驱动非对称缸系统的研究中,主要采用的还是泵/马达单元,依靠电机反转实现换向及双向直线运动。本文就这一研究现状,出了一种双伺服电机泵独立驱动非对称液压缸控制系统。为此,首先设计了该系统的液压原理,根据所设计的液压原理图,系统有功率损失小,效率高的特性。并且由于采用了独立的“伺服电机+定量液压泵分别给非对称液压缸两腔供油的方式,所以不需要传统系统中的电磁换向阀或伺服电机反转等,仅需借助两个直接由定量液压泵出口压力自控式两位三通阀就很容易实现非对称液压缸的双向直线运动,所以系统响应速度快,控制精度高。在液压原理图的基础上完成了系统整体结构设计以及硬件控制系统的设计。其次,建立了该双伺服电机泵独立驱动非对称液压缸控制系统的数学模型,完成了系统传递函数的推导,通过Matlab对系统特性进行了初步研究。并通过AMESim与Simulink联合仿真,验证了该系统的可行性,对其机理做了更深入的研究,并确定了重要液压元件的参数,为试验供理论支撑。在此基础上,针对该系统做了控制策略与控制方法的研究。最后,完成了双伺服电机泵独立驱动非对称液压缸控制系统的样机的制作,并对试验结果进行了分析。本文通过理论、仿真、试验三者相结合的方法,证明了出的这一双伺服电机泵独立驱动非对称液压缸控制系统是切实可行的。同时,这三者的结果相互验证。通过理论与仿真推得的液压元件参数在试验中得到了良好的效果。并且通过仿真与试验证明,本文所设计的系统在PID控制下就能实现高精度定位控制,并且表现出了响应速度快、稳定性好的特点。