直驱式容积控制电液伺服系统高性能力控制策略研究
作者单位:燕山大学
学位级别:硕士
导师姓名:李艳文
授予年度:2021年
学科分类:080704[工学-流体机械及工程] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0807[工学-动力工程及工程热物理] 0804[工学-仪器科学与技术] 0835[工学-软件工程] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化]
主 题:直驱式容积控制 电液伺服系统 力控制 低速特性 反馈线性化
摘 要:直驱式容积控制(DDVC,Direct Drive Volume Control)电液伺服系统是一种高集成、紧凑化的闭式泵控驱动单元,由伺服电机、定量泵、伺服液压缸等组成,与传统的阀控系统相比具有高功重比、高集成度、环境友好和高效节能等技术优点。但随着工业设备对运动输出精度要求越来越高,研究DDVC电液伺服系统压力控制中低速不稳定带来的压力脉动等问题至关重要。压力流量非线性、液压缸摩擦非线性等多种非线性特征对DDVC系统控制性能的影响也愈加明显,逐渐成为制约其性能改善的一个瓶颈。因此,对DDVC电液伺服系统在压力控制过程中的低速特性和非线性控制策略进行深入的研究,具有很高的学术意义及广泛应用价值。本文将通过“硬件与“软件相结合的方式,研究DDVC电液伺服系统高性能力控制策略。首先,根据DDVC电液伺服系统的基本组成和工作运行原理,建立系统的数学模型。在数学模型基础上,利用MATLAB/Simulink进行仿真建模,构建完整的DDVC电液伺服系统仿真模型,研究伺服电机和泵控系统的作用规律,为高性能力控制策略研究奠定理论基础。其次,针对压力控制系统中低速不稳定问题,从伺服电机的速度脉动和轴向柱塞泵的输出脉动两方面考虑,提出基于ω和ζ的蓄能器消除脉动的参数优化方法。通过蓄能器吸收压力脉动,优化其参数,解决压力控制系统中低速不稳定带来的压力脉动问题。以此作为高性能力控制策略的“硬件部分;针对系统中流量非线性和摩擦非线性等非线性因素,提出基于模型的反馈线性化控制策略,解决压力控制系统中非线性控制问题。以此作为高性能力控制策略的“软件部分。最后,搭建DDVC电液伺服压力控制系统的仿真模型和实验台并进行相关仿真和实验研究,结果表明,本文提出的“硬件加“软件相结合的高性能力控制策略相较于传统PID控制,可明显提高压力输出精度,在低速工况下,也有很好的动态和静态特性。