电液比例阀控马达系统的动态响应与稳定性研究

作     者：张逸圣 

作者单位：齐鲁工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李瑞川

授予年度：2024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] 

主      题：阀控马达 电液控制 动态响应 稳定性 

摘      要：随着电液比例技术的不断进步,该技术在液压控制领域的应用日益广泛,其重要性不容忽视。本文以MATLAB为平台,探讨了电液比例阀控马达系统的动态响应特性及其稳定性,为该领域的研究提供了新的视角。文章首先阐述了电液比例阀控马达系统的基本工作原理,包括其关键部件的功能和工作机制。接着,文章通过对控制阀的流量方程、液压马达的流量连续性方程以及液压马达与负载之间的力矩平衡方程的深入分析,建立了涉及比例放大器、电液比例方向阀、系统动力结构和传感器等关键部件的数学模型。基于这些模型,文章揭示了各部件之间的相互作用,进而构建了整个系统的数学模型。通过对该数学模型的简化,得到了一个更为精炼的传递函数,这对于理解和分析系统的动态行为至关重要。文章还对影响压力补偿器性能的一些因素进行了初步分析,探讨了如何处理不同类型的负载,并简要介绍了负载处理的常用方法。最终,基于对系统部件性能的综合考量,文章计算出了具体的系统传递函数,为设计更加高效和稳定的电液比例控制系统提供了理论依据和实践指导。 利用软件MATLAB的Simulink模块对系统仿真模型和新型压力补偿器仿真模型的搭建,在搭建好仿真模型之后,通过MATLAB的伯德图对系统的稳定性进行分析,并确定系统仿真模型传递函数的系数,对系统进行初始仿真。通过MATLAB仿真分析,研究了系统在不同工况下的动态响应特性。其次,对系统的稳定性进行了评估和分析,然后根据研究的内容进行控制方案的选择,由系统的初始仿真结果,在PID控制、模糊控制和模糊PID控制三种算法当中选择了模糊PID控制,设计了模糊PID控制器,并将其用于系统的控制,通过优化后的仿真结果初步验证所选择的控制算法是合理的。在合适的控制策略下,电液比例阀控马达系统能够实现快速、准确的动态响应,并具有良好的稳定性表现。最后通过搭建电液比例阀控马达实验台验证仿真结果以及控制器选择的正确性。