本文關鍵詞：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載剛度大、動態(tài)響應快的優(yōu)點,在機床、船舶、礦山和航空航天等行業(yè)中得到廣泛應用。電液伺服閥能將小功率的電信號轉換為大功率的流量和壓力信號輸出,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—機械轉換器作為電液伺服閥的關鍵元件,其性能在一定程度上又決定了整個電液伺服閥的性能。本文的研究對象為大流量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構在單個閥芯上將閥芯的旋轉運動轉換為閥芯軸向運動從而實現液壓功率放大,其集導控和主閥芯于單一閥芯上,這種獨特的結構使得大流量2D伺服閥的結構簡單,體積和重量遠小于傳統(tǒng)的大流量電液伺服閥(通常為三級閥)；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成液壓阻尼橋路實現導控,通流尺寸大、抗污染能力強。大流量2D伺服閥以三相混合式步進電機作為電—機械轉換器,不僅響應速度快、成本低,而且便于實現直接數字控制;同時以DSP芯片TMS320F2812和電機驅動芯片DRV8432為核心器件設計的控制器,不僅具有良好的動靜態(tài)性能,而且使得控制器集成化、小型化、可靠性高。具體研究內容及成果如下：1.研究了大流量2D數字伺服閥的結構和工作原理,建立了大流量2D伺服閥的數學模型,并由此建立了2D伺服閥的Simulink模型,進行了仿真分析,研究了大流量2D伺服閥主要結構參數對其動靜態(tài)特性的影響。2.對大流量2D伺服閥的電—機械轉換器進行了結構分析,建立了電—機械轉換器的數學模型和Simulink仿真模型,為電—機械轉換器的控制仿真奠定了基礎。3.提出采用最大轉矩與空間電壓矢量調制算法(SVPWM)相結合的控制方法,對電機轉子位置、速度、電流進行三閉環(huán)控制以實現電—機械轉換器在任意位置都能夠快速無失步精確定位。根據上述控制方法建立了電—機械轉換器三閉環(huán)控制的數學模型,并進行了Simulink仿真。仿真結果表明,采用該控制方法電—機械轉換器控制系統(tǒng)具有良好的動靜態(tài)特性,對應-90°,-3dB的頻寬約為150Hz,階躍響應的上升時間約為12ms。4.根據最大轉矩與空間電壓矢量調制算法(SVPWM)相結合的控制方法,設計了以高速TMS320F2812芯片和DRV8432集成驅動芯片為構架的大流量2D伺服閥新型控制器,開發(fā)了整套的控制程序,進行了動靜態(tài)實驗。實驗結果表明大流量2D伺服閥控制器具有良好的性能,重復精度小于3%,線性度小于1.5%,對應-90°,-3dB的頻寬約為120Hz,階躍響應的上升時間約為15ms。5.搭建了大流量2D伺服閥性能測試實驗平臺,測試了大流量2D伺服閥空載流量特性曲線和零位泄漏特性以及動態(tài)特性。實驗表明,該大流量2D伺服閥具有較好的動態(tài)特性,對應-900,-3dB的頻寬約為100Hz,階躍響應的上升時間約為17ms,最大百分比超調量為8%。同時也說明大流量2D伺服閥控制器的實用性。
【關鍵詞】：大流量2D伺服閥 電一機械轉換器 空間電壓矢量調制
【學位授予單位】：浙江工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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)展及研究現狀12-13
• 1.3 電液伺服閥的發(fā)展現狀13-16
• 1.4 電—機械轉換器的發(fā)展現狀16-19
• 1.5 論文的意義及研究內容19-20
• 1.6 本章小結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伺服閥的結構和工作原理22-26
• 2.2.1 大流量2D伺服閥的結構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伺服閥斜槽型導控級的數學建模26-28
• 2.4 仿真分析28-31
• 2.4.1 靜態(tài)響應的仿真分析28-29
• 2.4.2 動態(tài)響應的仿真分析29-31
• 2.4.3 主要結構參數對頻率響應的影響31
• 2.5 本章小結31-32
• 第3章 大流量2D伺服閥電-機械轉換器的工作原理及建模32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 三相混合式步進電機的結構和工作原理32-33
• 3.2.1 三相混合式步進電機的結構32-33
• 3.2.2 三相混合式步進電機的工作原理33
• 3.3 三相混合式步進電機的動態(tài)數學模型33-36
• 3.3.1 電壓平衡方程34-36
• 3.3.2 電磁轉矩方程36
• 3.3.3 機械運動方程36
• 3.4 三相混合式步進電機仿真模型36-38
• 3.5 本章小結38-40
• 第4章 電—機械轉換器控制方案的研究及仿真40-58
• 4.1 引言40
• 4.2 傳統(tǒng)的步進電機驅動技術40-43
• 4.3 DRV8432集成驅動43-44
• 4.4 空間電壓矢量脈寬調制驅動SVPWM技術44-51
• 4.4.1 基本原理44-46
• 4.4.2 調制方案46-48
• 4.4.3 控制算法48-51
• 4.5 三相混合式步進電機矢量控制方法及系統(tǒng)簡圖51-52
• 4.6 三相混合式步進電機矢量控制仿真52-57
• 4.6.1 仿真系統(tǒng)的設計52-55
• 4.6.2 實驗結果分析55-57
• 4.7 本章小結57-58
• 第5章 大流量2D伺服閥新型控制器的軟硬件設計及其實驗研究58-80
• 5.1 引言58
• 5.2 電-機械轉換器嵌入式控制器的設計58-69
• 5.2.1 硬件設計58-66
• 5.2.2 軟件程序設計66-69
• 5.3 電-機械轉換器特性試驗69-72
• 5.3.1 電-機械轉換器的靜態(tài)實驗研究69-70
• 5.3.2 電-機械轉換器的動態(tài)實驗研究70-72
• 5.4 大流量2D伺服閥實驗72-79
• 5.4.1 實驗系統(tǒng)平臺的搭建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數字伺服閥的動態(tài)特性77-79
• 5.5 本章小結79-80
• 第6章 結論與展望80-82
• 6.1 論文總結80-81
• 6.2 展望81-82
• 參考文獻82-86
• 致謝86-88
• 攻讀學位期間參加的科研項目和成果88

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  本文關鍵詞：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。

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