本文關(guān)鍵詞：大流量2D數(shù)字伺服閥控制器的研究

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【摘要】：電液伺服控制系統(tǒng)由于具有響應(yīng)速度快、控制精度高、大的功率重量比等優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用在航天、機床、礦山、船舶等實際系統(tǒng)應(yīng)用中。在液壓控制系統(tǒng)中,伺服閥由于其功率放大和信號轉(zhuǎn)換作用,對整個液壓系統(tǒng)的性能起到了關(guān)鍵性的作用。縱觀整個液壓系統(tǒng)的發(fā)展,離不開伺服閥的發(fā)展,所以如何提高伺服閥的性能,尤其是近些年發(fā)展迅速的大流量伺服閥的性能始終是電液控制領(lǐng)域的一大課題。隨著科技的進步伺服閥的數(shù)字控制越來越得到重視。大流量2D伺服閥由于具有雙運動自由度的機械結(jié)構(gòu),相比其他伺服閥具有抗污染能力強、動態(tài)性能好、零位泄漏量小、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。因此本文針對大流量2D伺服閥的數(shù)字控制展開研究,論文具體研究內(nèi)容及成果如下:1.研究了大流量2D數(shù)字伺服閥的工作原理,并進行了改動提升。為了提高初始先導級的控制流量,獲得較快的響應(yīng)和較寬頻寬,將了原有的圓形高低壓孔改為高低壓孔槽,為了減少加工難度,將原有的螺旋槽改為斜槽。利用伺服閥的螺旋結(jié)構(gòu),使閥芯具有雙自由度運動,在單個閥芯上實現(xiàn)了主閥和導控功能。同時建立了大流量2D伺服的數(shù)學模型,并進行仿真分析,為實現(xiàn)2D伺服閥的控制奠定了基礎(chǔ)。2.對大流量2D伺服閥電—機械轉(zhuǎn)換器—三相感應(yīng)子式同步電機進行分析。研究了三相感應(yīng)子式同步電機常用的幾種工作方式,并就為解決其在液壓系統(tǒng)中頻響與精度之間的矛盾,采用了連續(xù)跟蹤控制算法。對三相感應(yīng)子式同步電機進行了數(shù)學建模,為實現(xiàn)三相感應(yīng)子式同步電機的控制奠定了基礎(chǔ)。3.針對三相感應(yīng)子式同步電機,采用轉(zhuǎn)矩最大的id=0的控制方法并結(jié)合空間電壓矢量調(diào)制算法(SVPWM),采用電流、速度、轉(zhuǎn)子角位置三個串聯(lián)閉環(huán)實現(xiàn)對三相感應(yīng)子式同步電機的轉(zhuǎn)子角位移任意點的精確快速控制。對id=0控制方法進行數(shù)學建模,并結(jié)合Simulink進行仿真,仿真結(jié)果表明該方法具有良好的效果,對應(yīng)-90°,-3d B的頻寬約為150Hz,階躍響應(yīng)的上升時間約為12ms。4.根據(jù)空間電壓矢量調(diào)制算法以及連續(xù)跟蹤控制算法,設(shè)計了以TMS320F2812為核心的大流量2D伺服閥控制器。并對三相感應(yīng)子式同步電機進行了動靜態(tài)實驗,實驗結(jié)果表明三相感應(yīng)子式同步電機具有良好的性能,重復精度小于3%,線性度小于1.5%,對應(yīng)-90°,-3d B的頻寬約為120Hz,階躍響應(yīng)的上升時間約為15ms。5.搭建大流量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(yīng)-90°,-3d B的頻寬約為100Hz,階躍響應(yīng)的上升時間約為17ms,最大百分比超調(diào)量為8%。
【關(guān)鍵詞】：三相混合式步進電機 2D伺服閥 空間電壓矢量調(diào)制 TMS320F2812
【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】：2015
【分類號】：TH137.52
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 緒論11-23
• 1.1 研究背景及意義11
• 1.2 電液伺服控制技術(shù)的發(fā)展11-19
• 1.2.1 電液伺服技術(shù)的研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 電-機械轉(zhuǎn)換器的研究現(xiàn)狀13-19
• 1.3 電液伺服閥的發(fā)展趨勢19-20
• 1.4 論文的意義及研究內(nèi)容20-22
• 1.5 本章小結(jié)22-23
• 第2章 大流量 2D伺服閥建模及仿真23-39
• 2.1 大流量 2D伺服閥的結(jié)構(gòu)23-25
• 2.2 大流量 2D伺服閥的工作原理25-29
• 2.2.1 伺服螺旋原理25-27
• 2.2.2 大流量 2D伺服閥的工作原理27
• 2.2.3 大流量 2D伺服閥的優(yōu)點27-29
• 2.3 大流量 2D伺服閥的數(shù)學建模29-34
• 2.3.1 數(shù)學模型的建立29-32
• 2.3.2 大流量 2D伺服閥線性化分析32-34
• 2.4 大流量 2D伺服閥斜槽型導控級的仿真34-37
• 2.4.1 動態(tài)特性仿真34-36
• 2.4.2 結(jié)構(gòu)參數(shù)對頻率響應(yīng)的影響36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-39
• 第3章 大流量 2D伺服閥電—機械轉(zhuǎn)換器的建模39-49
• 3.1 步進電機的分類39-40
• 3.2 步進電機的基本結(jié)構(gòu)40-41
• 3.3 三相感應(yīng)子式同步電機的工作原理41-44
• 3.4 三相感應(yīng)子式同步電機的數(shù)學建模44-48
• 3.4.1 電壓平衡方程44-46
• 3.4.2 轉(zhuǎn)子動力學方程46-48
• 3.5 本章小結(jié)48-49
• 第4章 大流量 2D伺服閥電—機械轉(zhuǎn)換器控制技術(shù)研究及仿真49-68
• 4.1 空間矢量控制49-52
• 4.1.1 空間矢量脈寬調(diào)制技術(shù)49
• 4.1.2 空間矢量控制中的坐標變換49-52
• 4.2 空間矢量控制在三相感應(yīng)子式電機上的實現(xiàn)52-60
• 4.2.1 空間矢量的基本原理52-55
• 4.2.2 空間矢量的調(diào)制方案55-57
• 4.2.3 空間矢量的控制算法57-60
• 4.3 感應(yīng)子式同步電機矢量控制方法及系統(tǒng)簡圖60-61
• 4.4 三相感應(yīng)子式同步電機矢量控制仿真61-66
• 4.4.1 仿真系統(tǒng)的設(shè)計61-64
• 4.4.2 仿真結(jié)果分析64-66
• 4.5 本章小結(jié)66-68
• 第5章 大流量 2D伺服閥控制器的設(shè)計及其實驗研究68-91
• 5.1 電-機械轉(zhuǎn)換器嵌入式控制器的設(shè)計68-80
• 5.1.1 硬件設(shè)計68-76
• 5.1.2 電—機械轉(zhuǎn)換器同步跟蹤控制算法76-78
• 5.1.3 軟件程序設(shè)計78-80
• 5.2 電-機械轉(zhuǎn)換器特性試驗80-82
• 5.2.1 電-機械轉(zhuǎn)換器的靜態(tài)實驗研究80
• 5.2.2 電-機械轉(zhuǎn)換器的動態(tài)實驗研究80-82
• 5.3 大流量 2D伺服閥實驗82-90
• 5.3.1 實驗系統(tǒng)平臺的搭建82-86
• 5.3.2 空載流量特性的研究86-87
• 5.3.3 零位泄漏特性的研究87
• 5.3.4 2D數(shù)字伺服閥的動態(tài)特性87-90
• 5.4 本章小結(jié)90-91
• 第6章 結(jié)論與展望91-93
• 6.1 論文總結(jié)91-92
• 6.2 后續(xù)展望92-93
• 參考文獻93-96
• 致謝96-97
• 攻讀學位期間參加的科研項目和成果97

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本文編號：876175