【摘要】：直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)(Direct Drive Volume Control,DDVC),是一種電子技術(shù)與液壓技術(shù)融合的新型控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中,去掉傳統(tǒng)液壓閥控系統(tǒng)中的節(jié)流閥、溢流閥以及換向閥等高污染、高故障率、高成本的閥元件,通過交流伺服電機直接驅(qū)動雙向泵為系統(tǒng)提供動力,以調(diào)節(jié)交流伺服電動機轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的方式,對系統(tǒng)進(jìn)行精密控制。該系統(tǒng)具有靈活性高、體積小、易于集成、操作方便以及節(jié)能高效等優(yōu)越性,尤其在大功率的工作環(huán)境中,其節(jié)能效果越發(fā)顯著,已經(jīng)在國內(nèi)外很多領(lǐng)域大放異彩。新的技術(shù),必然需要經(jīng)歷一段技術(shù)推廣和應(yīng)用領(lǐng)域擴展的時間,雖然DDVC的優(yōu)越性毋庸置疑,但其在國內(nèi)的應(yīng)用范圍并不是很廣。究其原因,主要是因為直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)在國內(nèi)的推廣時間不夠長,且很多具體領(lǐng)域的應(yīng)用無例可循,需要不斷實驗以求在應(yīng)用上的突破。本課題源于“20MN壓剪試驗機”項目,大載荷的材料試驗機本身消耗的能源是十分巨大的,為此,對DDVC系統(tǒng)進(jìn)行研究,并將其應(yīng)用到試驗機上,以求能源最大程度的節(jié)約。以下為本課題的研究方向:1)通過閱讀大量相關(guān)資料,為大載荷試驗機選擇控制系統(tǒng),需要從便捷性、節(jié)能效果、成本、響應(yīng)速度等多方面進(jìn)行考量,通過將直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)的閥控系統(tǒng)進(jìn)行對比,并查證國內(nèi)外諸多實例,進(jìn)而確定直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)的諸多優(yōu)越性均符合試驗機的需求;2)直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)本身對電機與液壓泵有著嚴(yán)格的要求,系統(tǒng)的核心便在于如何實現(xiàn)對電機的精確調(diào)速以及執(zhí)行單元(泵控缸)的動態(tài)穩(wěn)定。分別建立交流伺服電機與泵控缸部分的數(shù)學(xué)模型,進(jìn)而得到直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)的整體數(shù)學(xué)模型,通過matlab進(jìn)行仿真,分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性;3)建立直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)的實驗臺,分別對電氣與液壓進(jìn)行設(shè)計,然后根據(jù)實驗室的條件進(jìn)行硬件的選型與軟件的編程設(shè)計:4)進(jìn)行了直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)的實驗分析,加入PID控制器,在實驗過程中通過對PID參數(shù)進(jìn)行不斷調(diào)整,以求得到最佳的響應(yīng)信號曲線;5)對20MN壓剪試驗機的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計,通過有限元分析與模態(tài)分析來校核模型強度以及允許工作的頻率區(qū)間。然后對液壓控制部分進(jìn)行設(shè)計,將直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)應(yīng)用在試驗機上,并通過計算,證明其節(jié)能效果。在本課題的最后,提出了幾個有利于節(jié)能的硬件配置方案以供參考。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH137;TP273
【圖文】：

吉林大學(xué)碩士學(xué)位論文變量泵，變量泵的控制精度、反應(yīng)速度、調(diào)節(jié)范圍等工作性能很液壓系統(tǒng)的性能。而其內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，故障率高，且成本很高，系統(tǒng)，空載狀態(tài)下，電機的能量損耗很大，整個系統(tǒng)的集成化依舊也在一定程度上限制了該系統(tǒng)的發(fā)展。逡逑開始致力于尋找更為節(jié)能、更加經(jīng)濟(jì)、性能與穩(wěn)定性更高的液壓年來伺服電機技術(shù)的飛速發(fā)展，對于伺服電機的控制技術(shù)也趨于機與定量泵相結(jié)合的栗轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)便應(yīng)運而生。泵轉(zhuǎn)速控制系變量泵所帶來的諸多問題，在很多外國文獻(xiàn)中也把這種系統(tǒng)稱為電無閥電液伺服系統(tǒng)或直驅(qū)式容積控制電液伺服系統(tǒng)１１２１３１。這種新型服電機直接驅(qū)動定量泵，以改變泵轉(zhuǎn)速的方式來實現(xiàn)對系統(tǒng)的多，本人更傾向?qū)⒈棉D(zhuǎn)速控制系統(tǒng)稱為直驅(qū)式電液伺服控制系統(tǒng)，。為避免系統(tǒng)名稱過于冗長，接下來將簡稱為直驅(qū)式控制系統(tǒng)ｍ。逡逑

Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋（ｒａｄ／ｓ）逡逑圖２．５系統(tǒng)ＢＯＤＥ圖逡逑直驅(qū)式控制系統(tǒng)的相位很小，由圖２．５可以得知，對于Ｌ（？Ｕ0的全部頻率逡逑范圍內(nèi)，在相頻特性曲線－１８０°以上沒有出現(xiàn)正負(fù)穿越，且圖中的幅值裕度為逡逑３９．５ｄＢ，相位裕度幾乎為９０°邋，這證明了直驅(qū)式控制系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的工作。逡逑２．５本章小結(jié)逡逑本章首先介紹了，合理的為試驗機選擇控制系統(tǒng)，即直驅(qū)式控制系統(tǒng)。然后逡逑說明了該系統(tǒng)對電機與液壓泵的要求，之后分別對交流伺服電機與泵控缸部分進(jìn)逡逑行數(shù)學(xué)建模。最后得到直驅(qū)式控制系統(tǒng)整體的數(shù)學(xué)模型，并進(jìn)行了仿真分析，證逡逑明了該系統(tǒng)的穩(wěn)定性。逡逑１９逡逑

逑能，便是電氣控制部分的核心任務(wù)。逡逑如圖３．１，為電氣控制原理圖：逡逑邐邐速度反饋邐＿逡逑ｔ發(fā)出指令ｊ＾邋邐Ｋ３號放大Ｉ邐邐邋邐１邋勢逡逑ｉ｜邋－邐運動控制卡＾驅(qū)動器一＾￣＾伺服電機一＞邋定量泵—ｇ逡逑１邐ｒｉ￣￣￣ｒ［Ｓ逡逑邐位移傳感器＜邐逡逑圖３．１電器設(shè)計方案原理圖逡逑３．２．１伺服電機的選型逡逑交流電機的種類很多，在生活中應(yīng)用的也十分廣泛。第二章己經(jīng)介紹過直流逡逑電機與交流電機的區(qū)別，以及同步電機與異步電機的區(qū)別，這里將不再贅述。直逡逑驅(qū)式控制系統(tǒng)的控制核心便在于控制電機，所以系統(tǒng)的控制精度高低很大程度上逡逑取決于對電機控制的情況，而伺服電機是所有電機里調(diào)速精度最高的一種電機。逡逑對于交流伺服電機而言，其在工業(yè)上的分類主要是依據(jù)功率的大小，分為大型、逡逑中型以及小型電機＇在電機選型過程中，需要注意的是實驗室的電壓問題，所逡逑以在滿足實驗以及額定轉(zhuǎn)速需要的同時，應(yīng)該盡可能選擇低功率的電機。如圖逡逑３．２便是大型、中型、小型電機的實物圖。逡逑圖３．２伺服電機逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 朱邦河;;運動控制卡[J];國內(nèi)外機電一體化技術(shù);2015年01期

2 陶奇?zhèn)?倪亞勤;鄭學(xué)平;郭鵬;;伺服驅(qū)動器外圍電路選型技術(shù)分析[J];橡塑技術(shù)與裝備;2014年21期

3 白晶;;工程機械液壓系統(tǒng)在使用中的相關(guān)問題分析[J];黑龍江科學(xué);2014年03期

4 彭阿靜;;液壓系統(tǒng)閉式油箱設(shè)計[J];機械工程與自動化;2013年04期

5 何江濤;;依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)探討機床電氣回路保護(hù)應(yīng)用[J];制造技術(shù)與機床;2013年05期

6 胡學(xué)龍;張立新;董震;;基于PC+運動控制卡的開放式控制系統(tǒng)設(shè)計[J];農(nóng)業(yè)工程;2012年10期

7 鄭洪波;孫友松;黎勉;冼燦標(biāo);;直驅(qū)式泵控電液伺服系統(tǒng)建模與動態(tài)特性分析[J];鍛壓技術(shù);2011年05期

8 劉軍龍;姜繼海;盧天日;劉慶和;張春巍;許宏光;;直驅(qū)式電液伺服主動質(zhì)量驅(qū)動系統(tǒng)[J];哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2011年09期

9 褚延軍;;拉繩式位移傳感器在20MN快速鍛壓機上的應(yīng)用[J];特鋼技術(shù);2011年03期

10 高強;金勇;王力;侯遠(yuǎn)龍;季麗君;;泵控缸電液位置伺服系統(tǒng)建模研究[J];兵工學(xué)報;2011年08期

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1 倪浪;直驅(qū)式電液伺服系統(tǒng)壓力控制的設(shè)計與研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

2 盧建國;大型多功能試驗機結(jié)構(gòu)設(shè)計問題研究[D];吉林大學(xué);2016年

3 萬二平;直驅(qū)式電液傳動系統(tǒng)伺服控制研究[D];重慶大學(xué);2013年

本文編號：2772650