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基于p-q阀的液压电梯电液复合驱动系统研究

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基于P-Q阀的液压电梯电液复合驱动系统研究

作者：陈佳苏州大学

学位级别：硕士

装机功率大，能耗高一直是限制液压电梯发展的重要因素。论文旨在提出一种装机功率低，能耗少，结构紧凑，运行平稳的液压电梯复合驱动系统方案。并且对此方案进行理论分析，系统仿真以及实验验证，最终验证方案的正确性与合理性。本论... 详细信息

装机功率大，能耗高一直是限制液压电梯发展的重要因素。论文旨在提出一种装机功率低，能耗少，结构紧凑，运行平稳的液压电梯复合驱动系统方案。并且对此方案进行理论分析，系统仿真以及实验验证，最终验证方案的正确性与合理性。本论文首次将高性能的p-q阀应用于液压电梯系统并且提出一种带配重的新型液压电梯方案。本论文主要研究采用p-q阀的液压电梯的电液复合驱动系统。设计了采用滑轮组加液压缸的复合驱动方式的液压电梯方案，建立了该方案的系统模型并进行分析;以节能，平稳运行为目标设计了采用先进的p-q阀的液压驱动系统;通过液压仿真平台AMESim对液压系统进行仿真，取得良好的效果。作者还进行了实验验证，专门研究液压驱动系统的实际效果，最终确定本系统中电梯完全可以达到设计的性能要求，且有良好的节能效果。第一章主要回顾液压电梯的发展历史，介绍了液压电梯的发展趋势以及国内外液压电梯的市场;介绍了国内外液压电梯驱动技术以及当前的研究要点;介绍了本论文的课题来源，研究意义，研究内容与目标。第二章介绍了本方案电液复合驱动系统的运行机理;研究了采用p-q阀的电液复合驱动系统与传统阀控缸系统相比具有的特点;对方案中涉及的重要元件进行选型。第三章建立了液压电梯轿厢负载模型，得出了各个工况下轿厢的受力情况;建立了液压电梯轿厢的速度模型;建立了液压缸的受力模型，为后续的分析提供理论依据。第四章建立了p-q阀的理论模型,得出p-q阀电信号—机械运动环节，机械运动—液压系统环节的传递函数;在AMESim建立p-q模型，针对压力与流量两个参数进行仿真。第五章在AMESim中搭建了带配重的液压电梯传动系统模型，在不同工况下的重要参数进行仿真分析，得出本方案液压电梯运行平稳，节能效果良好的结论。第六章设计了针对基于p-q阀的电液复合驱动系统的试验方案;在实验室试验台架上进行试验，通过LabView记录数据，与理想速度，压力曲线仿真进行对比分析。

关键词： p-q阀液压电梯 AMESim仿真

足式机器人p-q阀控非对称液压缸力伺服控制研究

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足式机器人P-Q阀控非对称液压缸力伺服控制研究

作者：马聪哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

足式机器人是机器人的重要分支,具有非连续支撑、自主选择落点、适应复杂地形等特点,在军事行动、野外考察等场合应用前景广阔。随着足式机器人负载和功率的提高,集成液压驱动单元渐渐成为机器人关节驱动器的理想选择。足式机器人液压... 详细信息

足式机器人是机器人的重要分支,具有非连续支撑、自主选择落点、适应复杂地形等特点,在军事行动、野外考察等场合应用前景广阔。随着足式机器人负载和功率的提高,集成液压驱动单元渐渐成为机器人关节驱动器的理想选择。足式机器人液压驱动单元的力/位控制对提高机器人运动特性意义重大,然而液压系统本身复杂,且输出易受外界干扰影响。因此本课题基于足式机器人结构和控制的现实需求,以其p-q阀控非对称液压缸驱动单元为研究对象,重点研究了该系统力/位伺服控制特性以及伺服控制算法:通过机理建模分析了p-q阀的特性,并基于该特性研究了p-q阀控非对称液压缸系统力/位控制特性;进而对力伺服控制算法展开研究,并利用计算机仿真和液压缸对顶实验台研究该算法的有效性;最后利用机器人单腿实验平台,通过研究基于力闭环的单腿阻抗控制来验证系统力控制算法在足式机器人上应用的有效性。首先,研究了p-q阀特性和p-q阀控非对称液压缸力/位伺服控制特性。基于p-q阀机理建立了p-q阀的数学模型,利用仿真和实验验证了p-q阀输出压力与输入电流的关系。进而利用Simulink分别建立p-q阀控非对称液压缸力/位系统非线性仿真模型,并依赖p-q阀特性对模型进行分析,发现系统位置闭环等效刚度特性及控制电流、外干扰等因素对液压缸输出力的影响特性并通过仿真和实验加以验证。其次,结合足式机器人的控制需求,研究了p-q阀控非对称液压缸力伺服控制方法。基于控制电流、外干扰等因素对力伺服控制的影响特性,针对无位置干扰的情况,提出指令电流前馈力伺服算法;针对有位置干扰的情况,考虑液压缸速度对控制的影响,提出了速度补偿的力伺服控制策略。利用Simulink仿真平台和液压缸对顶实验平台对前馈补偿算法的动静态目标力跟踪特性进行了仿真与实验,验证了该算法在加快响应速度、减小振荡和提高系统抗干扰能力方面的有效性。最后,验证了力伺服算法在足式机器人上应用的可行性和有效性。在基于p-q阀控非对称液压缸的足式机器人单腿实验平台上,研究了基于关节力伺服的机器人单关节以及单腿阻抗控制方法。通过验证变阻抗控制的有效性,进一步验证本文提出的力伺服算法在足式机器人上应用的可行性和有效性。

关键词：足式机器人液压驱动 p-q阀力控制阻抗控制

面向足式机器人的p-q阀控非对称液压缸位置闭环刚度特性研究

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机械与电子 2015年第11期33卷 67-71页

作者：马聪蒋振宇王鹏飞查富生哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室黑龙江哈尔滨150001

大负载足式机器人一般选用液压驱动单元作为系统的驱动机构。考虑到机器人结构紧凑性及控制性能等原因,研究了一种基于p-q阀控非对称液压缸系统的位置闭环刚度特性。通过建立并利用系统的非线性方程,结合p-q阀的特性,研究了p-q阀在位置... 详细信息

大负载足式机器人一般选用液压驱动单元作为系统的驱动机构。考虑到机器人结构紧凑性及控制性能等原因,研究了一种基于p-q阀控非对称液压缸系统的位置闭环刚度特性。通过建立并利用系统的非线性方程,结合p-q阀的特性,研究了p-q阀在位置闭环时等效刚度动静态特性。研究表明,在位置闭环时,系统特性与弹簧等效且等效刚度与系统的增益成正比,这为机器人基于位置闭环的阻抗控制提供了理论基础。

关键词：足式机器人 p-q阀非线性模型位置伺服等效刚度

高性能电液比例压力流量复合阀在注塑机中的应用和维护

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液压与气动 2001年第4期25卷 28-29页

作者：林晖卢华杰张家港市沙洲工学院机电系机电教研室，江苏张家港2156 江苏省张家港市215600 张家港市沙洲工学院机电系机电

电液比例压力流量复合阀广泛用于注塑机液压系统中 ,作为主要的调速、调压元件 ,该文就多年的维护经验作一归纳和总结 ,以方便大家及时解决问题。

关键词：注塑机 p-q阀液压系统

直顶式液压电梯控制系统优化及稳定性控制策略研究

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直顶式液压电梯控制系统优化及稳定性控制策略研究

作者：钟佳炜苏州大学

学位级别：硕士

液压电梯相较曳引电梯具有载重量大、安全性高、故障率低、空间利用率小等优点,目前,液压电梯多采用容积调速和节流调速两种控制方式,而采用节流调速控制方式的电梯主控阀主要依赖于进口阀,大大提高了系统制造成本。为了研究新型液压电... 详细信息

液压电梯相较曳引电梯具有载重量大、安全性高、故障率低、空间利用率小等优点,目前,液压电梯多采用容积调速和节流调速两种控制方式,而采用节流调速控制方式的电梯主控阀主要依赖于进口阀,大大提高了系统制造成本。为了研究新型液压电梯系统,降低系统成本,课题组自制了一台直顶式p-q阀控液压电梯试验平台。该系统就是采用了一种以p-q阀做为电梯速度控制阀的节流调速方式。但是在实际运行过程中,该液压电梯启停阶段存在较大震荡,严重影响乘坐舒适性。针对以上在实际运行中存在的问题,本文围绕主控阀比例压力流量复合阀展开,利用功率键合图的建模方法建立了p-q阀控缸系统模型,并根据建立的功率键合图模型推导出状态方程,解释了各元件的物理意义。在数学模型的基础上,本文借助AMESim软件对p-q阀控缸系统进行了详细的动态响应分析,主要将p-q阀出口流量曲线与柱塞缸进口流量曲线进行了对比,根据p-q阀进口压力与出口压力对比验证了该阀的负载敏感调节特性,为常用p-q阀控系统响应研究提供了一定的理论依据。液压电梯是一种典型的速度控制系统,目前的液压电梯大多采用闭环pID控制,而传统的液压电梯反馈控制方式主要有电机轴端转速反馈控制、液压缸流量反馈控制和轿厢位移反馈(速度反馈)控制这三种类型,为了追寻更优的控制方式,本文基于pID闭环控制方法利用AMESim软件对液压缸流量反馈控制和轿厢位移反馈控制两种方式进行了系统建模,并分析了液压电梯上行工况、下行工况的系统压力、流量及轿厢速度曲线。通过比较分析,利用流量反馈的控制方式显然更优,但是轿厢下行控制依然不是很理想。液压电梯是一个变负载、变容腔、大惯量的电液复合驱动系统,传统pID控制很难有效地对液压电梯进行速度控制。为了解决此种问题,本文应用AMESim、MATLAB/simulink接口技术,设计了模糊pID控制器,并对此系统进行了建模仿真。仿真结果分析,利用模糊pID控制技术的直顶式p-q阀控液压电梯系统压力稳定,系统流量及速度曲线更贴合理想速度曲线,对直顶式液压电梯稳定性控制及速度优化研究具有一定的理论意义。为了给直顶式p-q阀控液压电梯提供数据支持,论文提出了测量液压电梯关键参数的总体方案,对传感器及数据采集卡进行了详细的选型,并设计了基于Labview的测试试验系统。通过测量p-q阀进出口压力,对p-q阀的负载敏感性能进行了分析;测量p-q阀出口流量及柱塞缸进口流量为第三章中理论分析提供了数据支持。纵观全文,本课题对直顶式p-q阀控液压电梯系统进行了详细的研究,为解决电梯运行过程中存在启停震荡的问题,提出了解决方案,并进行了对比仿真分析,找到了更优的速度控制方法,为液压电梯速度控制提供了理论依据和参考。

关键词：液压电梯 p-q阀功率键合图联合仿真模糊pID控制

机电液集成共性技术中可控液压单元的研究及应用

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机电液集成共性技术中可控液压单元的研究及应用

作者：高伟光兰州理工大学

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随着科学技术的飞速发展,人们对机械系统提出了愈来愈高的要求,如其精度、准确性、可靠性、舒适安全性、操纵快捷性等。为了改善机械系统的可靠性和可操纵性,能够达到对其进行有效控制的要求,机械系统中往往由机、电、液共同组成,完成... 详细信息

随着科学技术的飞速发展,人们对机械系统提出了愈来愈高的要求,如其精度、准确性、可靠性、舒适安全性、操纵快捷性等。为了改善机械系统的可靠性和可操纵性,能够达到对其进行有效控制的要求,机械系统中往往由机、电、液共同组成,完成预定的工作和运动。本文提出机电液集成共性技术,并以液压系统中电液比例压力—流量复合阀为控制基点,建立可控液压单元,实现对机械系统数字化控制的目的。比例控制技术是液压传动及控制技术中最具生命力的一个分支,而集压力流量比例调节于一身的电液比例压力—流量阀,简称p-q阀,其具有复合程度高、控制性能好、节能等优点。本文旨在以可控液压单元为基础平台,与机械系统中常用的机构学进行综合,建立机、电、液集成共性技术平台,通过使用电液比例技术及计算机自动控制系统,组成可控液压工作单元的思想,寻求硬件系统(液压系统、机械系统、控制系统)与软件系统之间内在关系,以电液比例压力—流量复合阀的控制为纽带,把现代的控制理论与液压系统的基础理论相互结合,以实现现代控制技术对具有共性特征的机、电、液系统的可控性研究。论文结合电液比例压力—流量复合阀(p-q阀)的结构与功能特点,提出可控液压单元的概念,建立液压试验平台的模型,建立可控液压单元的核心元件p-q阀的数学模型,分析其静态及动态特性,并对p-q阀的计算机控制的硬件要求及控制策略做出详尽描述,最后采用Matlab软件中的Simulink软件包对所建立的液压平台进行仿真,得出仿真结果。本课题的研究为可控液压单元和机械系统的综合进行了有益的尝试,奠定了基础。

关键词： p-q阀可控液压单元模糊pID控制

比例压力流量阀控缸系统的建模与输出特性研究

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机械制造与自动化 2019年第4期48卷 89-92,96页

作者：钟佳炜刘忠霍佳波詹江正石世杰苏州大学机械工程学院江苏苏州215502 桂林航天工业学院机械工程学院广西桂林541004

比例压力流量复合阀具有能耗较低、复合度高、性能稳定等优点,在实际的负载回路中,它既能够实现对液压系统压力进行比例调节,又能对液压系统输出流量进行比例控制。为研究分析p-q阀控直顶式液压电梯启动初稳定性较差的问题,运用功率键... 详细信息

比例压力流量复合阀具有能耗较低、复合度高、性能稳定等优点,在实际的负载回路中,它既能够实现对液压系统压力进行比例调节,又能对液压系统输出流量进行比例控制。为研究分析p-q阀控直顶式液压电梯启动初稳定性较差的问题,运用功率键合图方法对其进行数学分析,建立完整的力学模型,同时对p-q阀控缸系统进行仿真,分析其动态响应特性,为研究p-q阀输出特性和控制策略提供了理论依据。

关键词： p-q阀功率键合图仿真动态响应特性