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风洞试验中泵控马达变舵面系统的设计与分析

风洞试验中泵控马达变舵面系统的设计与分析

作者：侯绪斌哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

风洞试验对于航空事业的发展起着重要作用,但时至今日,在对飞机模型进行舵面变角度时,仍需人工更换变角度块,试验效率受到制约。为了提高风洞试验的效率,降低成本,自动变舵面系统不可或缺。为突破以往的电动变舵面系统承载铰链力矩小的... 详细信息

风洞试验对于航空事业的发展起着重要作用,但时至今日,在对飞机模型进行舵面变角度时,仍需人工更换变角度块,试验效率受到制约。为了提高风洞试验的效率,降低成本,自动变舵面系统不可或缺。为突破以往的电动变舵面系统承载铰链力矩小的制约,本文开创性的设计了直驱式容积控制(ddvc)变舵面系统来实现在大负载工况下对舵面的高精度控制。文章主要从系统的整体设计、结构优化设计以及控制策略等方面进行了研究。首先针对设计指标要求,本文比较了电动变舵面与ddvc变舵面的伺服刚度,选用了ddvc变舵面的方案。并且将变舵面系统分成了变舵子系统和锁紧子系统两个部分,并对两个子系统分别进行了整体设计与关键零部件的设计、分析与选型,利用数值计算与流固耦合仿真结合的方式对变舵子系统中的关键部件——叶片式摆动马达进行了密封性能的分析。其次为保证传动机构的传动精度,考虑了间隙、弹性变形、加工误差以及装配精度对舵面输出精度的影响,建立了误差分析模型,并结合设计精度要求从实际加工的角度给出了合适的配合间隙,通过基于参数的多学科优化软件ISIGHT对传动机构的结构进行了优化设计,并建立了合适的优化条件与设计目标函数,将机构的弹性变形对传动精度的影响降到了最低。最后本文建立了变舵面系统AMEsim/Simulink的复合模型,对变舵子系统建立了位置伺服控制系统,对锁紧子系统建立了压力反馈的压力控制系统。本文将变舵子系统的抗扰问题作为研究的重点,通过自抗扰控制策略将系统内部的建模不精确性、高度非线性以及系统外部存在的干扰统一成为总扰动,设计了扩张状态观测器估计和观测总扰动,并通过设计合适的反馈控制率对总扰动进行补偿,实现了较好的控制效果。对锁紧子系统,通过压力控制回路保证了锁紧夹具所需的压力,实现对稳定后的舵面进行锁紧。

关键词：变舵面系统 ddvc 优化设计自抗扰控制

直驱式液压系统在轴流风机静叶调节中的应用研究（英文）

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机床与液压 2016年第6期44卷 12-17页

作者： Ge-qiang LI Shuai WANG Bing-jing GUO Yue-song LI College of Mechanical and Electrical Engineering Henan University of Science and Technology Luoyang 471003 China

The axial flow fan is a kind of turbomachinery equipment to provide compressed gas and the statorblade adjusting mechanism is the key to the whole system. Taking the stator blade adjustment electro-hydraulicservo system as the research object, the traditional hydraulic servo system is vulnerable to oil pollution, high fail-ure rate and low energy conversion efficiency. To solve the above-mentioned problems, the Direct drive volumecontrol hydraulic system for stator blade adjustment is designed, the hydraulic power source of the system is com-posed of servo motor and bidirectional quantitative pump. The working principle of this system is analyzed, thesimulation model of hydraulic system is built and solved. The results show that the new system has higher energyefficiency, the structure is more compact, the machine power is smaller and the control is more automatic and in-telligent as compared to the traditional one.

关键词： Axial flow fan Stator blade adjustment Servo motor ddvc

直驱式单出杆对称液压促动器电液伺服系统研究

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液压与气动 2017年第2期41卷 27-32页

作者：于安才李阳王超光姜继海杨晨天津优瑞纳斯智能装备有限公司天津300385 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

设计一种新型液压促动器,采用直驱式容积控制技术与单出杆对称液压缸相结合,具有控制灵活、出力大、无溢流节流损失、发热量低、效率高、正反向运动特性相同等优点。对系统中各元件进行深入剖析,建立系统非线性模型,进行AMESim/Simulin... 详细信息

设计一种新型液压促动器,采用直驱式容积控制技术与单出杆对称液压缸相结合,具有控制灵活、出力大、无溢流节流损失、发热量低、效率高、正反向运动特性相同等优点。对系统中各元件进行深入剖析,建立系统非线性模型,进行AMESim/Simulink联合仿真,并与传统的线性传递函数模型仿真结果进行对比分析,探究系统死区非线性的成因,同时搭建实验平台进行研究,验证了仿真结果的正确性。

关键词： ddvc 单出杆对称液压缸液压促动器电液伺服系统 FAST工程

一种直驱式容积控制电-液伺服系统动态特性分析

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液压与气动 2013年第5期37卷 41-44页

作者：曹明垚孙强郭慧岳继光同济大学电子与信息工程学院上海201804

介绍一种定制的直驱式容积控制电-液伺服系统。运用机理和实验相结合的方法建立了系统各部分数学模型,利用传递函数分析了系统的特性并计算出稳定裕量。理论计算与MATLAB仿真表明,所定制的直驱式容积控制电-液伺服系统具有较大的相角裕... 详细信息

介绍一种定制的直驱式容积控制电-液伺服系统。运用机理和实验相结合的方法建立了系统各部分数学模型,利用传递函数分析了系统的特性并计算出稳定裕量。理论计算与MATLAB仿真表明,所定制的直驱式容积控制电-液伺服系统具有较大的相角裕度和增益裕度。

关键词： ddvc 电液伺服系统建模特性分析

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智能液压动力单元电液伺服系统研究

液压与气动 2018年第1期42卷 84-88页

作者：李阳于安才王超光姜继海王建任梁浩骞天津优瑞纳斯智能装备有限公司天津300385 天津优瑞纳斯液压机械有限公司天津300385 哈尔滨工业大学机电工程学院黑龙江哈尔滨150001

智能液压动力单元是以液压缸为执行元件,同时将能源、控制调节、状态监测及辅助装置高度集成为一体的智能化液压控制系统。智能液压动力单元采用直驱式容积控制技术,具有节能、高效、智能化、独立控制、高度集成化、通用性强、性价比高... 详细信息

智能液压动力单元是以液压缸为执行元件,同时将能源、控制调节、状态监测及辅助装置高度集成为一体的智能化液压控制系统。智能液压动力单元采用直驱式容积控制技术,具有节能、高效、智能化、独立控制、高度集成化、通用性强、性价比高等特点。给出了智能液压动力单元关键设计要素,通过建立系统数学模型,分析影响动态特性的结构参数,设计适用于智能液压动力单元的模糊PID控制器,利用AMESim/Simulink进行联合仿真,并搭建智能液压动力单元实验台,验证优化设计分析及模糊PID控制器的可行性。

关键词：智能液压动力单元 ddvc 电液伺服系统模糊PID

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直驱式容积控制液压促动器电液伺服系统研究

液压与气动 2016年第7期40卷 24-28页

作者：刘兵王超光李阳于安才赵斌张建天津优瑞纳斯液压机械有限公司天津300385 天津优瑞纳斯智能装备有限公司天津300385

设计了一种应用于FAST工程的基于直接驱动式容积控制技术的新型液压促动器电液伺服系统,系统具有控制灵活、出力大、溢流损失小、发热低、节能、集成度高等优点。对其进行了数学建模分析、仿真分析及实验研究,结果表明系统工作性能稳定... 详细信息

设计了一种应用于FAST工程的基于直接驱动式容积控制技术的新型液压促动器电液伺服系统,系统具有控制灵活、出力大、溢流损失小、发热低、节能、集成度高等优点。对其进行了数学建模分析、仿真分析及实验研究,结果表明系统工作性能稳定,精度高,能较好的满足FAST工程的使用需求,具有良好的实用性。

关键词： ddvc 液压促动器电液伺服系统 FAST工程

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直驱式电液调节阀稳压控制技术研究

直驱式电液调节阀稳压控制技术研究

作者：许茂林山东大学

学位级别：硕士

目前钢厂已经利用生产中的废煤气循环发电,它节能又环保,但其中调节阀的稳压控制成为技术瓶颈。调节阀作为工业过程控制的终端元件,在调节系统中必不可少,广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业部门。由于节能减排、生态环保等日益受... 详细信息

目前钢厂已经利用生产中的废煤气循环发电,它节能又环保,但其中调节阀的稳压控制成为技术瓶颈。调节阀作为工业过程控制的终端元件,在调节系统中必不可少,广泛应用于石油、化工、电力、冶金等工业部门。由于节能减排、生态环保等日益受到重视,多种场合都要求调节阀具有更好的技术性能。然而目前国内调节阀仍以传统型式为主,响应慢、能耗高、控制精度差,因此亟需对新型高性能调节阀技术进行研究。本文分析了钢厂循环发电调节阀的性能要求并充分考虑推广其应用领域,结合液压传动与控制系统的新节能技术,以高效节能、结构紧凑、响应迅速、稳压精确为目标,开展了新型调节阀的设计研究。首先,设计了一种以直驱式容积控制(ddvc:Direct Drive Volume Control)电液伺服系统作为执行机构的新型高性能调节阀(以下简称“直驱式电液调节阀”)。拟定了液压系统原理,对系统主要元器件进行了匹配计算和选型。对比分析直驱式电液调节阀和传统调节阀后,突出了前者优势所在。同时在此基础上设计出一套结构紧凑的调节阀机械结构。其次,基于系统控制要求及特点,确立了以单片机为核心的控制方式,开发出一套基于PIC16F877单片机为控制核心的调节阀控制器。在硬件上完成了键盘输入、数据采集、数据存储、液晶显示、报警电路、伺服电机控制等电路模块的设计,控制器可内置于液压单元;在软件中利用MPLAB实现了调节阀的功能设定、伺服控制、开关状态三种控制模式,并且在C++Builder上编制了上位机界面,算法简单易行,程序执行速度快、功耗低。再次,根据直驱式电液调节阀的工作原理,进行了系统机理建模。分析了伺服电动机工作原理及泵控缸的流量特性和力平衡特性等,重点研究了调节阀门的流量、压力、开度及负载之间的关系,建立了直驱式电液调节阀系统的动态数学模型。推导出系统传递函数,在MATLAB环境下分析了系统稳定性,结果表明系统具有较大的稳定裕度。最后,提出了一种基于蚁群算法离线优化的模糊PID开关切换控制策略,应用于系统稳压控制。通过在MATLAB中编程模拟控制器工作状态的方式实现了更加精确的仿真,研究了系统在模糊PID开关切换和常规PID控制下的动静态性能,结果表明前者控制时系统的阶跃响应性能、方波跟踪能力、鲁棒性、抗干扰能力等均优于后者控制,且这些主要性能指标都能达到系统的设计要求。仿真结果表明,所设计的直驱式电液调节阀能满足高性能调节阀的使用要求。

关键词： ddvc 电液调节阀 PIC单片机蚁群算法模糊PID

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调节阀直驱式电液执行机构的研究

调节阀直驱式电液执行机构的研究

作者：刘勇山东大学

学位级别：硕士

调节阀是工业过程控制中最常用的控制元件之一,广泛应用于化工、冶金、核电、火电等工业部门。随着科技的发展和社会的进步,工业控制的系统化、智能化不断提高,节能减排日益受到重视,对调节阀的技术性能要求也就越来越高。执行机构是调... 详细信息

调节阀是工业过程控制中最常用的控制元件之一,广泛应用于化工、冶金、核电、火电等工业部门。随着科技的发展和社会的进步,工业控制的系统化、智能化不断提高,节能减排日益受到重视,对调节阀的技术性能要求也就越来越高。执行机构是调节阀的关键部件,对调节阀的性能起着决定性影响。然而传统执行机构响应速度慢、能耗高、抗负载干扰能力弱,限制了调节阀性能的提高。因此,亟需研究新型执行机构以提高调节阀的动静态性能。本文全面总结分析了调节阀执行机构的工作原理及特点,以提高执行机构抑制负载干扰能力、增大输出推力和速度为目标,开展了新型调节阀执行机构的设计研究。首先,研究了调节阀电液执行机构的工作原理及优缺点,将ddvc（直驱式容积控制,Direct Drive Volume Control）电液伺服系统应用于调节阀电液执行机构,得到了一种新型电液执行机构——ddvc电液执行机构。阐述了ddvc电液执行机构的工作原理,分析了其对于传统电液执行机构的优点。同时对ddvc电液执行机构进行了系统设计及元器件设计选型,初步实现了集成化结构设计的目标。其次,基于齿轮泵的工作原理,对双向齿轮泵进行了理论研究。通过内部集成单向阀实现了齿轮泵的双向工作。分别将齿轮泵压油腔、吸油腔中的高压油、低压油引入相应的补偿腔,实现了轴向间隙和径向间隙的自动补偿,减少了泄漏,提高了容积效率和工作压力。再次,根据ddvc电液执行机构的工作原理,进行了系统机理建模。通过分析伺服电动机调速系统电压-转速特性及双向齿轮泵控双出杆对称液压缸的流量特性和力平衡特性等,建立了ddvc电液执行机构的动态数学模型。在MATLAB环境下分析了系统稳定性,结果表明系统稳定,并且具有较大的稳定裕度。最后,利用MATLAB/Simulink,对ddvc电液执行机构进行了控制策略仿真研究,对比分析了系统分别采用PID控制和PID校正的最优状态全反馈与观测器预估干扰相结合的复合控制时的性能。仿真结果表明,采用PID控制系统的超调量和稳态误差均较小,但快速性较差,抑制负载干扰的能力弱,静态性能较差;而采用PID校正复合控制后,响应速度得到明显提高,抑制负载干扰的能力得到加强,动静态性能均得到了很大提高。通过与国外相关产品的比较,所研究的ddvc电液执行机构的综合性能达到了国外产品的水平,有些指标甚至优于国外产品,能够满足高性能调节阀的使用要求。

关键词：调节阀执行机构 ddvc 双向齿轮泵最优状态反馈观测器

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调节阀ddvc电液执行机构复合控制研究

机械与电子 2011年第10期29卷 28-31页

作者：金传波刘勇临沂职业学院山东临沂276017 山东大学机械工程学院山东济南250061

研究了新型ddvc电液执行机构,提出将PID校正最优状态反馈控制与观测器预估干扰前馈控制相结合的复合控制应用于该执行机构。仿真结果表明该执行机构响应速度快,动静态性能良好。

关键词：调节阀执行机构 ddvc 最优状态反馈观测器复合控制