本文關(guān)鍵詞：電控伺服變量液壓泵及其嵌入式控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 變量泵 電控 伺服 高速開關(guān)閥 嵌入式 聯(lián)合仿真 AMESim LabVIEW

【摘要】：變量泵作為液壓系統(tǒng)的動力元件之一,對系統(tǒng)性能起著舉足輕重的作用,各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谧兞勘玫目刂菩阅芎涂刂旗`活性要求越來越高。軸向柱塞泵作為一種變量液壓泵,具有壓力等級高、噪聲低、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于礦山、工程機(jī)械、船舶等領(lǐng)域。但傳統(tǒng)軸向柱塞泵的變量機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)與加工難度高,且變量控制的靈活性較低。本學(xué)位論文的研究對象是一種電控伺服變量液壓泵,采用高速開關(guān)閥作為變量控制閥,基于傳感器的信號反饋,采用嵌入式控制器進(jìn)行程序控制,具有變量機(jī)構(gòu)簡單,變量控制靈活,可程序控制等優(yōu)點(diǎn),具有一定的學(xué)術(shù)研究價(jià)值,也對工程實(shí)踐有一定的指導(dǎo)意義。本學(xué)位論文首先討論了電控伺服變量泵的工作原理,從傳感器信號反饋、高速開關(guān)閥變量控制和嵌入程序控制三方面分析了電控伺服變量泵的液壓原理和控制原理。然后基于ProE三維設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)了電控伺服變量泵的結(jié)構(gòu)方案,對高速開關(guān)閥的安置方式和角度傳感器檢測斜盤角度的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了重點(diǎn)研究。在AEMSim中建立電控伺服變量泵的液壓仿真模型,在LabVIEW中建立控制器仿真模型,采用聯(lián)合仿真技術(shù)得到電控伺服變量泵對壓力、流量、功率等輸入信號的動態(tài)控制曲線,仿真結(jié)果證明電控伺服變量泵原理方案的可行性。采用ARM控制芯片,利用Altium Designer軟件設(shè)計(jì)嵌入式控制器,對各電路模塊進(jìn)行了詳細(xì)分析,設(shè)計(jì)PCB并制作實(shí)驗(yàn)板。本學(xué)位論文還搭建了試驗(yàn)臺,在該試驗(yàn)臺上完成了電控伺服變量泵的動靜態(tài)控制特性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本課題設(shè)計(jì)的電控伺服變量泵具有很好的控制靈活性,動態(tài)控制性能良好,靜態(tài)控制時(shí)可以消除傳統(tǒng)控制閥里彈簧造成的壓差,恒功率工作曲線為雙曲線。本學(xué)位論文各章節(jié)主要內(nèi)容如下：第一章為緒論部分,指出本課題的研究背景和意義,介紹了國內(nèi)外關(guān)于電控伺服變量泵、軸向柱塞泵變量控制方法以及高速開關(guān)閥的相關(guān)研究現(xiàn)狀,在此基礎(chǔ)上,提出本文的研究內(nèi)容。第二章討論了電控伺服變量泵的原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案,從液壓原理和控制原理兩方面分析了電控伺服變量泵的工作原理。采用ProE三維設(shè)計(jì)軟件,設(shè)計(jì)了基于高速開關(guān)閥作為變量控制閥的結(jié)構(gòu)方案,以及角度傳感器檢測斜盤轉(zhuǎn)角的結(jié)構(gòu)方案,隨后給出了電控伺服變量泵的總裝設(shè)計(jì)圖。第三章為電控伺服變量泵的建模與仿真,在AMESim中建立液壓仿真模型,在LabVIEW中建立控制器仿真模型,采用聯(lián)合仿真技術(shù)實(shí)現(xiàn)電控伺服變量泵的系統(tǒng)仿真。在仿真模型中建立加載系統(tǒng),在控制器模型中建立參數(shù)調(diào)節(jié)和控制模式設(shè)置功能,通過仿真研究了電控伺服變量泵在壓力控制、流量控制和功率控制時(shí)的動態(tài)控制性能。第四章為嵌入式控制器及其程序設(shè)計(jì),選擇Cortex-M3架構(gòu)的ARM微控制器,設(shè)計(jì)主芯片的外圍電路。采用Altium Designer電路設(shè)計(jì)軟件,較為詳細(xì)地討論了各功能模塊的電路設(shè)計(jì)方案。根據(jù)電控伺服變量泵的功能需求,將程序設(shè)計(jì)模塊化,編寫嵌入式控制程序,分模塊簡要分析了程序的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)方法。第五章為實(shí)驗(yàn)部分,設(shè)計(jì)并搭建了電控伺服變量泵性能試驗(yàn)臺,簡要介紹了試驗(yàn)臺的液壓和電氣原理,在試驗(yàn)臺上設(shè)計(jì)電控伺服變量泵的實(shí)驗(yàn)方案。通過實(shí)驗(yàn)研究了電控伺服變量泵在壓力控制、流量控制和功率控制狀態(tài)下的靜態(tài)工作曲線和動態(tài)控制性能。第六章對全文進(jìn)行總結(jié),對下一步工作提出展望。
【關(guān)鍵詞】：變量泵 電控 伺服 高速開關(guān)閥 嵌入式 聯(lián)合仿真 AMESim LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TH137.51;TP273
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Summary7-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 研究背景及意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀14-22
• 1.2.1 軸向柱塞泵的變量控制研究現(xiàn)狀14-17
• 1.2.2 電控伺服變量泵及其控制器研究現(xiàn)狀17-19
• 1.2.3 高速開關(guān)閥及其控制的研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3 課題主要研究內(nèi)容22-24
• 第二章 電控伺服變量泵原理分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-46
• 2.1 電控伺服變量泵原理分析24-35
• 2.1.1 電控伺服變量泵工作原理24-27
• 2.1.2 電控伺服變量泵控制原理27-30
• 2.1.3 斜盤力矩分析30-35
• 2.2 電控伺服變量泵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案35-40
• 2.2.1 軸向柱塞泵基體設(shè)計(jì)35-36
• 2.2.2 高速開關(guān)閥安裝結(jié)構(gòu)及控制油路設(shè)計(jì)36-37
• 2.2.3 斜盤轉(zhuǎn)角檢測結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)37-39
• 2.2.4 基于高速開關(guān)閥的電控伺服變量泵三維總裝39-40
• 2.3 基于比例閥與伺服電機(jī)控制的變量泵設(shè)計(jì)40-45
• 2.3.1 基于比例閥的電控伺服變量泵設(shè)計(jì)40-43
• 2.3.2 基于伺服電機(jī)的電控伺服變量泵設(shè)計(jì)43-45
• 2.4 本章小結(jié)45-46
• 第三章 電控伺服變量液壓泵仿真分析46-62
• 3.1 基于AMESIM的液壓仿真模型46-54
• 3.1.1 變量泵基體單柱塞仿真模型46-48
• 3.1.2 電磁高速開關(guān)閥仿真模型48-50
• 3.1.3 斜盤及其控制活塞仿真模型50-52
• 3.1.4 電控伺服變量泵聯(lián)合仿真模型52-54
• 3.2 基于LABVIEW的控制器仿真模型54-55
• 3.3 仿真結(jié)果與分析55-61
• 3.3.1 變輸入信號控制性能仿真56-58
• 3.3.2 穩(wěn)態(tài)抗干擾控制性能仿真58-61
• 3.4 本章小結(jié)61-62
• 第四章 電控伺服變量泵嵌入式控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)62-80
• 4.1 基于ARM的嵌入式控制器硬件設(shè)計(jì)62-70
• 4.1.1 系統(tǒng)電源模塊設(shè)計(jì)62-64
• 4.1.2 傳感器信號采集電路設(shè)計(jì)64-65
• 4.1.3 可變占空比PWM輸出電路設(shè)計(jì)65-66
• 4.1.4 CAN總線接口電路設(shè)計(jì)66-67
• 4.1.5 工業(yè)以太網(wǎng)接口電路設(shè)計(jì)67-68
• 4.1.6 PCB設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)板焊制68-70
• 4.2 嵌入式控制器程序設(shè)計(jì)70-79
• 4.2.1 程序總體結(jié)構(gòu)70-71
• 4.2.2 程序相關(guān)配置71-73
• 4.2.3 控制算法設(shè)計(jì)73-75
• 4.2.4 核心程序模塊75-79
• 4.3 本章小結(jié)79-80
• 第五章 試驗(yàn)臺搭建及電控伺服變量泵控制特性實(shí)驗(yàn)80-97
• 5.1 電控伺服變量泵試驗(yàn)臺搭建80-87
• 5.1.1 試驗(yàn)臺方案概述80
• 5.1.2 液壓系統(tǒng)簡介80-83
• 5.1.3 電氣及測控系統(tǒng)簡介83-85
• 5.1.4 試驗(yàn)臺總裝85-87
• 5.2 電控伺服變量泵控制特性實(shí)驗(yàn)87-96
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)87-88
• 5.2.2 靜態(tài)控制特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析88-90
• 5.2.3 動態(tài)控制特性實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析90-96
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)論96
• 5.4 本章小結(jié)96-97
• 第六章 總結(jié)與展望97-99
• 6.1 總結(jié)97-98
• 6.2 展望98-99
• 參考文獻(xiàn)99-104
• 作者簡介及攻讀碩士期間科研成果104

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：1021521