本文關(guān)鍵詞：大流量2D伺服閥新型控制器研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：電液伺服系統(tǒng)因控制精度高、功率重量比大和抗負(fù)載剛度大、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快的優(yōu)點(diǎn),在機(jī)床、船舶、礦山和航空航天等行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。電液伺服閥能將小功率的電信號(hào)轉(zhuǎn)換為大功率的流量和壓力信號(hào)輸出,是電液伺服系統(tǒng)的核心部件,電液伺服閥的性能很大程度上決定了電液伺服系統(tǒng)的性能。電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為電液伺服閥的關(guān)鍵元件,其性能在一定程度上又決定了整個(gè)電液伺服閥的性能。本文的研究對(duì)象為大流量2D伺服閥及其新型控制器。大流量2D伺服閥利用伺服螺旋機(jī)構(gòu)在單個(gè)閥芯上將閥芯的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為閥芯軸向運(yùn)動(dòng)從而實(shí)現(xiàn)液壓功率放大,其集導(dǎo)控和主閥芯于單一閥芯上,這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使得大流量2D伺服閥的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積和重量遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的大流量電液伺服閥(通常為三級(jí)閥)；大流量2D伺服閥利用閥芯上高、低壓小孔與閥套上的螺旋槽構(gòu)成液壓阻尼橋路實(shí)現(xiàn)導(dǎo)控,通流尺寸大、抗污染能力強(qiáng)。大流量2D伺服閥以三相混合式步進(jìn)電機(jī)作為電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器,不僅響應(yīng)速度快、成本低,而且便于實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字控制;同時(shí)以DSP芯片TMS320F2812和電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片DRV8432為核心器件設(shè)計(jì)的控制器,不僅具有良好的動(dòng)靜態(tài)性能,而且使得控制器集成化、小型化、可靠性高。具體研究?jī)?nèi)容及成果如下：1.研究了大流量2D數(shù)字伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理,建立了大流量2D伺服閥的數(shù)學(xué)模型,并由此建立了2D伺服閥的Simulink模型,進(jìn)行了仿真分析,研究了大流量2D伺服閥主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)其動(dòng)靜態(tài)特性的影響。2.對(duì)大流量2D伺服閥的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析,建立了電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的數(shù)學(xué)模型和Simulink仿真模型,為電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的控制仿真奠定了基礎(chǔ)。3.提出采用最大轉(zhuǎn)矩與空間電壓矢量調(diào)制算法(SVPWM)相結(jié)合的控制方法,對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置、速度、電流進(jìn)行三閉環(huán)控制以實(shí)現(xiàn)電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器在任意位置都能夠快速無失步精確定位。根據(jù)上述控制方法建立了電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器三閉環(huán)控制的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了Simulink仿真。仿真結(jié)果表明,采用該控制方法電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器控制系統(tǒng)具有良好的動(dòng)靜態(tài)特性,對(duì)應(yīng)-90°,-3dB的頻寬約為150Hz,階躍響應(yīng)的上升時(shí)間約為12ms。4.根據(jù)最大轉(zhuǎn)矩與空間電壓矢量調(diào)制算法(SVPWM)相結(jié)合的控制方法,設(shè)計(jì)了以高速TMS320F2812芯片和DRV8432集成驅(qū)動(dòng)芯片為構(gòu)架的大流量2D伺服閥新型控制器,開發(fā)了整套的控制程序,進(jìn)行了動(dòng)靜態(tài)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明大流量2D伺服閥控制器具有良好的性能,重復(fù)精度小于3%,線性度小于1.5%,對(duì)應(yīng)-90°,-3dB的頻寬約為120Hz,階躍響應(yīng)的上升時(shí)間約為15ms。5.搭建了大流量2D伺服閥性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)平臺(tái),測(cè)試了大流量2D伺服閥空載流量特性曲線和零位泄漏特性以及動(dòng)態(tài)特性。實(shí)驗(yàn)表明,該大流量2D伺服閥具有較好的動(dòng)態(tài)特性,對(duì)應(yīng)-900,-3dB的頻寬約為100Hz,階躍響應(yīng)的上升時(shí)間約為17ms,最大百分比超調(diào)量為8%。同時(shí)也說明大流量2D伺服閥控制器的實(shí)用性。
【關(guān)鍵詞】：大流量2D伺服閥 電一機(jī)械轉(zhuǎn)換器 空間電壓矢量調(diào)制
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH137.52;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 課題背景與意義12
• 1.2 電液伺服閥控制系統(tǒng)的發(fā)展及研究現(xiàn)狀12-13
• 1.3 電液伺服閥的發(fā)展現(xiàn)狀13-16
• 1.4 電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的發(fā)展現(xiàn)狀16-19
• 1.5 論文的意義及研究?jī)?nèi)容19-20
• 1.6 本章小結(jié)20-22
• 第2章 大流量2D伺服閥工作原理及建模仿真22-32
• 2.1 引言22
• 2.2 大流量2D伺服閥的結(jié)構(gòu)和工作原理22-26
• 2.2.1 大流量2D伺服閥的結(jié)構(gòu)22-24
• 2.2.2 伺服螺旋工作原理24-25
• 2.2.3 大流量2D伺服閥的工作原理25-26
• 2.3 大流量2D伺服閥斜槽型導(dǎo)控級(jí)的數(shù)學(xué)建模26-28
• 2.4 仿真分析28-31
• 2.4.1 靜態(tài)響應(yīng)的仿真分析28-29
• 2.4.2 動(dòng)態(tài)響應(yīng)的仿真分析29-31
• 2.4.3 主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)頻率響應(yīng)的影響31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 大流量2D伺服閥電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的工作原理及建模32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 三相混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理32-33
• 3.2.1 三相混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)32-33
• 3.2.2 三相混合式步進(jìn)電機(jī)的工作原理33
• 3.3 三相混合式步進(jìn)電機(jī)的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型33-36
• 3.3.1 電壓平衡方程34-36
• 3.3.2 電磁轉(zhuǎn)矩方程36
• 3.3.3 機(jī)械運(yùn)動(dòng)方程36
• 3.4 三相混合式步進(jìn)電機(jī)仿真模型36-38
• 3.5 本章小結(jié)38-40
• 第4章 電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器控制方案的研究及仿真40-58
• 4.1 引言40
• 4.2 傳統(tǒng)的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)40-43
• 4.3 DRV8432集成驅(qū)動(dòng)43-44
• 4.4 空間電壓矢量脈寬調(diào)制驅(qū)動(dòng)SVPWM技術(shù)44-51
• 4.4.1 基本原理44-46
• 4.4.2 調(diào)制方案46-48
• 4.4.3 控制算法48-51
• 4.5 三相混合式步進(jìn)電機(jī)矢量控制方法及系統(tǒng)簡(jiǎn)圖51-52
• 4.6 三相混合式步進(jìn)電機(jī)矢量控制仿真52-57
• 4.6.1 仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)52-55
• 4.6.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析55-57
• 4.7 本章小結(jié)57-58
• 第5章 大流量2D伺服閥新型控制器的軟硬件設(shè)計(jì)及其實(shí)驗(yàn)研究58-80
• 5.1 引言58
• 5.2 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器嵌入式控制器的設(shè)計(jì)58-69
• 5.2.1 硬件設(shè)計(jì)58-66
• 5.2.2 軟件程序設(shè)計(jì)66-69
• 5.3 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器特性試驗(yàn)69-72
• 5.3.1 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)實(shí)驗(yàn)研究69-70
• 5.3.2 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究70-72
• 5.4 大流量2D伺服閥實(shí)驗(yàn)72-79
• 5.4.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)平臺(tái)的搭建72-75
• 5.4.2 空載流量特性的研究75
• 5.4.3 零位泄漏特性的研究75-77
• 5.4.4 2D數(shù)字伺服閥的動(dòng)態(tài)特性77-79
• 5.5 本章小結(jié)79-80
• 第6章 結(jié)論與展望80-82
• 6.1 論文總結(jié)80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-88
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項(xiàng)目和成果88

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