發(fā)布時(shí)間：2020-11-06 01:33

　　 2D伺服閥在結(jié)構(gòu)上采用的伺服螺旋機(jī)構(gòu)集導(dǎo)控級與主閥芯于同一閥芯上,具有結(jié)構(gòu)簡單、響應(yīng)速度快和抗污染能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn),在航空、航天等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為2D伺服閥的核心部件,其性能在很大程度上決定了2D伺服閥的性能。長期以來,高性能電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究一直是液壓伺服控制的一個(gè)重要研究方向,因此,對2D伺服閥電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器控制算法的研究對2D伺服閥性能的提升具有很重要的意義。本文以10通徑的2D伺服閥及其控制器為研究對象。論文以兩相混合式步進(jìn)電機(jī)作為2D伺服閥的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器,提出了模糊PID同步控制思想,并以TMS320F2812為主控芯片進(jìn)行控制器的設(shè)計(jì),將電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的頻寬從260Hz提高到380Hz,2D伺服閥的頻寬從170Hz提高到225Hz,顯著地提高了2D伺服閥及其控制器的頻寬。具體的研究內(nèi)容和成果如下:1.對2D伺服閥的結(jié)構(gòu)及其工作原理進(jìn)行研究分析,建立了2D伺服閥的數(shù)學(xué)模型。并運(yùn)用MATLAB仿真工具對2D伺服閥的頻率響應(yīng)和階躍響應(yīng)進(jìn)行仿真分析,同時(shí)研究了不同結(jié)構(gòu)參數(shù)對于頻寬的影響。仿真得到2D伺服閥的頻寬為269Hz,上升時(shí)間為2.1ms,有較好的動態(tài)特性。2.對作為2D伺服閥電—機(jī)械轉(zhuǎn)化器的兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的結(jié)構(gòu)和工作原理進(jìn)行研究分析,通過數(shù)學(xué)建模建立兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型。在分析了電流同步控制的基礎(chǔ)上,提出了電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的模糊PID同步控制算法,設(shè)計(jì)了基于MATLAB/Simulink的仿真模型,仿真得到基于模糊PID同步控制的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的頻寬達(dá)到520Hz,證明了所設(shè)計(jì)的電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器模糊PID同步控制算法極大的提高了兩相混合式步進(jìn)電機(jī)的性能。3.基于模糊PID同步控制思想,以芯片TMS320F2812作為核心控制元件,對2D伺服閥的控制器進(jìn)行硬件設(shè)計(jì),并開發(fā)了相應(yīng)的成套的軟件。搭建了電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的實(shí)驗(yàn)平臺,對電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究分析。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析,電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的滯環(huán)為1.9%,非線性度為3.2%;頻寬從原來的260Hz提高到380Hz,上升時(shí)間為5.8ms。電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的靜、動態(tài)性能有了極大的提高。4.搭建了2D伺服閥的實(shí)驗(yàn)平臺,對2D伺服閥進(jìn)行了動靜態(tài)特性實(shí)驗(yàn),通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理分析可得,2D伺服閥的的滯環(huán)為2.54%,非線性度為1.59%,頻寬從原來的170Hz提高到了225Hz,上升時(shí)間為7.5ms,說明了2D伺服閥具有較好的動靜態(tài)特性,同時(shí)也驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的2D伺服閥控制器具有良好的通用性和實(shí)用性。
【學(xué)位單位】：浙江工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TH137.52
【部分圖文】：

第 1 章 緒論文的研究對象為 2D 伺服閥，通過引入液壓伺服螺旋機(jī)構(gòu)，解決了傳統(tǒng)伺作中出現(xiàn)的問題，運(yùn)用模糊控制理論使控制精度得到提高[13]。液控制系統(tǒng)的基本組成液控制系統(tǒng)與其他類型液壓控制系統(tǒng)的基本組成都是類似的。不論其復(fù)雜可分解為一些基本元件[14]。圖 1-1 所示為一般電液控制系統(tǒng)的組成。

圖 1-1 電液控制系統(tǒng)的組成（1）輸入元件 給系統(tǒng)輸入端提供控制信號的元件稱為輸入元件，故也稱指令元件，經(jīng)常用的有程序控制器、指令電位器以及計(jì)算機(jī)等。（2）比較元件 又稱比較器。它通過比較反饋的信號和輸入的信號形成偏差信號，并將其作為輸入信號提供給控制器。有時(shí)比較元件并不是單獨(dú)存在的，而是由各種元件相互組合而構(gòu)成的，而之中就含有比較這一功能，如將輸入指令信號的產(chǎn)生、反饋信號處理、偏差信號的形成、校正與放大等多項(xiàng)功能集于一體的板卡或控制箱。如圖 1-2 所示的計(jì)算機(jī)電液控制系統(tǒng)。

第 1 章 緒論信號時(shí)，銜鐵中出現(xiàn)磁通，在磁場作用下受到力矩作用而偏轉(zhuǎn)，擋板偏離中位（如順時(shí)針轉(zhuǎn)動），此時(shí)，左噴嘴控制腔壓力上升降。從而主閥芯在壓差作用下右移，同時(shí)帶動反饋桿進(jìn)一步彎曲時(shí)，處于平衡位置。當(dāng)液壓力與反饋桿對閥芯的反作用力及液停止。該閥芯位移量與控制信號電流成比例[17]。
【參考文獻(xiàn)】

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3 楊晶;同志學(xué);王瑞鵬;劉濤;;液壓機(jī)械手電液比例系統(tǒng)模糊PID控制研究[J];機(jī)械科學(xué)與技術(shù);2013年06期

4 毛智勇;徐勝利;閔莉艷;;高頻響電液伺服比例閥發(fā)展展望[J];液壓與氣動;2012年03期

5 阮健;李勝;裴翔;俞浙青;朱發(fā)明;;2D閥控電液激振器[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2009年11期

6 潘健;劉夢薇;;步進(jìn)電機(jī)控制策略研究[J];現(xiàn)代電子技術(shù);2009年15期

7 黃增;金瑤蘭;李博;;伺服比例閥的發(fā)展[J];液壓與氣動;2009年01期

8 范超毅;范巍;;步進(jìn)電機(jī)的選型與計(jì)算[J];機(jī)床與液壓;2008年05期

9 王傳禮;袁桂峰;;閥用電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用研究[J];安徽理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2005年04期

10 阮健,李勝,裴翔,俞浙青;數(shù)字閥的分級控制及非線性[J];機(jī)械工程學(xué)報(bào);2005年11期

本文編號：2872472