本文關(guān)鍵詞：2D數(shù)字伺服閥集成控制系統(tǒng)的研究

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【摘要】：電液伺服閥作為電液伺服控制系統(tǒng)中的核心元件,對整個液壓伺服系統(tǒng)的性能起到了關(guān)鍵性作用。相對于其它伺服閥而言,2D數(shù)字伺服閥不僅具有抗污染能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡單以及動靜態(tài)性能好等優(yōu)點,而且還可以對其進(jìn)行直接數(shù)字控制,因此具有廣泛的應(yīng)用前景。本論文以Φ10通徑2D數(shù)字伺服閥作為研究對象,針對2D數(shù)字閥及其控制系統(tǒng)展開相應(yīng)研究。在結(jié)構(gòu)上,該閥以閥芯上高壓槽與閥套上斜槽構(gòu)成液壓阻尼半橋,取代以高壓圓孔與螺旋槽構(gòu)成的液壓阻尼半橋,提高了響應(yīng)速度,降低了加工成本。以高速DSP為核心元件設(shè)計的集成控制系統(tǒng)不僅具有良好的動靜態(tài)特性,而且集實時控制、工作狀態(tài)實時監(jiān)控、參數(shù)在線設(shè)置以及控制電路板的調(diào)試于一體。具體工作內(nèi)容和研究成果如下:(1)闡述了Φ10通徑2D數(shù)字伺服閥的工作原理,結(jié)構(gòu)上采用了高低壓槽與斜槽構(gòu)成導(dǎo)控級液壓阻尼半橋,以增加導(dǎo)控級初始流量,提高了響應(yīng)速度,降低了加工成本,由此建立了Φ10通徑2D數(shù)字伺服閥的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了仿真分析,研究了主要結(jié)構(gòu)參數(shù)對閥動靜態(tài)特性的影響。(2)對2D數(shù)字伺服閥的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器——兩相混合式步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行研究分析。闡述了電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的工作原理;為了消除步進(jìn)電動機(jī)分辨率與響應(yīng)速度的矛盾,采用了連續(xù)跟蹤控制算法,在此基礎(chǔ)上建立了電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了仿真分析。仿真結(jié)果表明,2D數(shù)字伺服閥的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器具有良好的動靜態(tài)特性。(3)基于連續(xù)跟蹤控制算法,以TMS320F2812芯片為核心元件設(shè)計了2D數(shù)字伺服閥嵌入式集成控制器。該集成控制器不單純只是完成對電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的控制器任務(wù),還能通過上位機(jī)對電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控,同時還可以通過上位機(jī)完成控制器所需要的參數(shù)在線設(shè)置,如PID參數(shù)、電流標(biāo)定等參數(shù)的設(shè)置,無需通過仿真器燒寫來完成參數(shù)的設(shè)置。另外,控制器的設(shè)計還考慮到控制電路板的調(diào)試,通過上位機(jī)、無需仿真器就可以完成電路板各個模塊的調(diào)試,降低了工作強(qiáng)度,提高了調(diào)試效率,便于批量生產(chǎn)。該控制器集控制,工作狀態(tài)實時監(jiān)控、參數(shù)在線設(shè)置以及控制電路板調(diào)試等功能于一體。(4)基于LabVIEW開發(fā)了上位機(jī)調(diào)試監(jiān)控軟件,通過該軟件與2D數(shù)字伺服閥控制器有機(jī)結(jié)合,實現(xiàn)2D數(shù)字伺服閥控制器的在線參數(shù)設(shè)置,工作狀態(tài)的實時監(jiān)控以及電路板調(diào)試。該軟件具有友好的人機(jī)界面、操作簡單、可靠實用等優(yōu)點。(5)搭建了Φ10通徑2D數(shù)字伺服閥的實驗測試平臺,測試了空載流量特性曲線、內(nèi)泄漏特性以及動態(tài)特性等。實驗結(jié)果表明,Φ10通徑2D數(shù)字伺服閥具有良好的動靜態(tài)特性,其滯環(huán)為2.37%,線性度為1.5%,在20MPa壓力下的階躍響應(yīng)上升時間約為5.8ms,對應(yīng)-3dB、-90°時的頻寬可達(dá)到150HZ。同時也驗證了控制器以及上位機(jī)調(diào)試監(jiān)控軟件的實用性。
【關(guān)鍵詞】：2D數(shù)字伺服閥 兩相混合式步進(jìn)電機(jī) TMS320F2812 LabVIEW
【學(xué)位授予單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH137.52;TP273
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-13
• 第1章 緒論13-23
• 1.1 研究背景及意義13
• 1.2 電液伺服控制系統(tǒng)概述13-21
• 1.2.1 電液控制技術(shù)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.2.2 常用電液伺服閥的研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.3 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究現(xiàn)狀16-20
• 1.2.4 電液伺服控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢20-21
• 1.3 本論文研究內(nèi)容21-22
• 1.4 本章小結(jié)22-23
• 第2章 2D數(shù)字伺服閥工作原理以及建模仿真23-39
• 2.1 引言23
• 2.2 2D數(shù)字伺服閥的工作原理23-26
• 2.2.1 伺服螺旋原理23-24
• 2.2.2 2D伺服閥的工作原理24-25
• 2.2.3 2D數(shù)字伺服閥的優(yōu)點25-26
• 2.3 2D數(shù)字伺服閥的結(jié)構(gòu)26-29
• 2.4 2D數(shù)字伺服閥的數(shù)學(xué)建模29-34
• 2.4.1 數(shù)學(xué)模型的建立29-31
• 2.4.2 2D伺服閥的線性化分析31-34
• 2.5 2D數(shù)字伺服閥斜槽型導(dǎo)控級的仿真34-37
• 2.5.1 動態(tài)特性仿真34-36
• 2.5.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對頻率響應(yīng)的影響36-37
• 2.6 本章小結(jié)37-39
• 第3章 2D數(shù)字伺服閥電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器建模及仿真分析39-49
• 3.1 引言39
• 3.2 電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的工作原理39-42
• 3.2.1 步進(jìn)電機(jī)分類39-40
• 3.2.2 步進(jìn)電機(jī)基本結(jié)構(gòu)40
• 3.2.3 2D伺服閥電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器工作原理40-42
• 3.3 2D伺服閥電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的數(shù)學(xué)建模42-43
• 3.4 2D伺服閥電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器仿真43-47
• 3.5 本章小結(jié)47-49
• 第4章 2D數(shù)字伺服閥嵌入式控制器軟硬件設(shè)計49-61
• 4.1 引言49
• 4.2 2D伺服閥嵌入式控制器硬件設(shè)計49-57
• 4.2.1 電源模塊49-50
• 4.2.2 DSP控制模塊50-51
• 4.2.3 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊51-53
• 4.2.4 信號檢測模塊53-54
• 4.2.5 串口通訊模塊54-55
• 4.2.6 外部數(shù)據(jù)存儲擴(kuò)展模塊55-57
• 4.3 2D伺服閥嵌入式控制器軟件設(shè)計57-60
• 4.3.1 主程序57-58
• 4.3.2 A/D中斷服務(wù)子程序58
• 4.3.3 SPI中斷服務(wù)子程序58
• 4.3.4 SCI中斷服務(wù)子程序58-59
• 4.3.5 EVA中斷服務(wù)子程序59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-61
• 第5章 2D數(shù)字伺服閥上位機(jī)軟件設(shè)計61-81
• 5.1 引言61
• 5.2 圖形化編程語言LabVIEW介紹61-63
• 5.2.1 LabVIEW簡介61-62
• 5.2.2 LabVIEW的圖形化編程思想及創(chuàng)建步驟62-63
• 5.3 上位機(jī)軟件功能總體設(shè)計方案63-64
• 5.4 基于LabVIEW的主程序設(shè)計64-74
• 5.4.1 用戶登錄模塊64
• 5.4.2 串口通信模塊64-66
• 5.4.3 嵌入式控制器參數(shù)設(shè)置模塊66-74
• 5.5 上位機(jī)軟件的測試74-79
• 5.6 本章小結(jié)79-81
• 第6章 2D數(shù)字伺服閥實驗研究81-89
• 6.1 引言81
• 6.2 測試系統(tǒng)平臺的搭建81-84
• 6.3 Φ10 通徑 2D數(shù)字伺服閥的動靜態(tài)特性研究84-88
• 6.3.1 空載流量特性的研究84-85
• 6.3.2 零位泄漏特性的研究85-86
• 6.3.3 2D數(shù)字伺服閥的動態(tài)特性86-88
• 6.4 本章小結(jié)88-89
• 第7章 總結(jié)與展望89-91
• 7.1 研究總結(jié)89-90
• 7.2 展望90-91
• 參考文獻(xiàn)91-95
• 致謝95-97
• 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目和成果97

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1126612