本文選題：2D數(shù)字閥 + 嵌入式��； 參考：《浙江工業(yè)大學(xué)》2012年碩士論文

【摘要】：電液伺服系統(tǒng)具有功率重量大、動態(tài)響應(yīng)速度快、抗負(fù)載剛度大等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于航空航天、船舶、裝備制造等領(lǐng)域。2D數(shù)字閥是一種電液控制元件,不僅可以直接進行數(shù)字控制,而且其具有響應(yīng)速度快、抗污染能力強、重復(fù)精度高等優(yōu)點,其應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,發(fā)展前景良好。 本文的研宄對象為2D數(shù)字閥以及2D數(shù)字閥的嵌入式控制器,分析了2D數(shù)字閥的結(jié)構(gòu)與工作原理,根據(jù)其靜態(tài)流量特性,分析死區(qū)非線性因素,提出了死區(qū)顫振補償,并進行了數(shù)學(xué)建模及仿真,減小及至消除死區(qū)的影響。為獲得更好的流量特性線性度,進一步提出了流量規(guī)劃,獲得了更好的流量特性線性度。2D數(shù)字閥的電—機械轉(zhuǎn)換器以步進電機為核心,進行了電—機械轉(zhuǎn)換器的建模與仿真研究。并以此設(shè)計了2D數(shù)字閥嵌入式控制器,實現(xiàn)了步進電機相電流閉環(huán)以及角位移閉環(huán),采用了相位補償提高頻寬,實現(xiàn)了死區(qū)顫振補償和流量規(guī)劃。同時為了提高安全性和環(huán)保性,增加了掉電保護和低功耗節(jié)能模式。此外還有過溫保護、過流保護等功能。 具體研究內(nèi)容與成果如下： 第一章,論述了數(shù)字閥的發(fā)展?fàn)顩r以及國內(nèi)外對于流量特性的一些研究現(xiàn)狀和電—機械轉(zhuǎn)換器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。同時闡述本論文的研究目的及意義。 第二章,分析研究了2D數(shù)字閥的結(jié)構(gòu)與工作原理,提出了死區(qū)非線性顫振補償?shù)母拍?進行原理上的論述以及數(shù)學(xué)模型的建立及仿真。為優(yōu)化流量特性線性度進一步提出流量規(guī)劃補償。對流量規(guī)劃補償進行了原理上的闡述以及流量特性曲線擬合的數(shù)學(xué)原理。 第三章,用Matlab以及Simulink對2D數(shù)字閥電—機械轉(zhuǎn)換器進行了建模與仿真,得出結(jié)論為在采用了二階相位調(diào)整后,該控制器幅頻寬達到了280Hz,相頻寬為300Hz。 第四章,對2D數(shù)字閥的嵌入式控制器進行了硬件以及軟件上的設(shè)計。 第五章,對2D數(shù)字閥嵌入式控制器進行了低功耗節(jié)能、掉電保護和動靜特性等實驗研究,得出2D數(shù)字閥嵌入式控制器頻寬為240Hz。對2D數(shù)字閥進行了動靜特性、死區(qū)顫振補償和流量規(guī)劃研究。2D數(shù)字閥的頻寬120Hz。三個2D數(shù)字閥在未采用補償前的線性度分別是7%、2%、10%,在采用死區(qū)顫振補償與流量規(guī)劃聯(lián)合作用下流量特性曲線線性度分別為0.5%、0.8%、0.5%。 第六章,概括總結(jié)本論文的主要研究工作和成果,展望今后需進一步研究的工作和方向。
[Abstract]:The electro-hydraulic servo system has the advantages of high power weight, fast dynamic response speed, high load stiffness and so on. It is widely used in aerospace, ship, equipment manufacturing and other fields, such as .2D digital valve is an electro-hydraulic control element. Not only can digital control be carried out directly, but also it has the advantages of fast response speed, strong anti-pollution ability, high repetition precision and so on. It has a wide range of applications and has a good development prospect. The embedded controller of 2D digital valve and 2D digital valve is studied in this paper. The structure and working principle of 2D digital valve are analyzed. According to its static flow characteristic, the dead zone nonlinear factor is analyzed, and the dead zone flutter compensation is put forward. Mathematical modeling and simulation are carried out to reduce and eliminate the influence of dead zone. In order to obtain better flow characteristic linearity, the flow planning is further proposed, and a better flow characteristic linearity .2D digital valve is obtained. The stepping motor is the core of the electro-mechanical converter. The modeling and simulation of electro-mechanical converter are studied. The 2D digital valve embedded controller is designed to realize the phase current and angular displacement closed-loop of step motor. The phase compensation is used to increase the frequency width, and the dead-zone flutter compensation and flow planning are realized. At the same time, to improve safety and environmental protection, power loss protection and low power saving mode are added. In addition, there are over-temperature protection, over-current protection and other functions. The specific research contents and results are as follows: In the first chapter, the development of digital valve, the research status of flow characteristics at home and abroad and the development status of electro-mechanical converter at home and abroad are discussed. At the same time, the purpose and significance of this paper are expounded. In the second chapter, the structure and working principle of 2D digital valve are analyzed and studied, and the concept of dead-time nonlinear flutter compensation is put forward. In order to optimize the linearity of flow characteristics, the flow planning compensation is proposed. The principle of flow planning compensation and the mathematical principle of flow characteristic curve fitting are expounded. In chapter 3, the 2D digital valve electro-mechanical converter is modeled and simulated by Matlab and Simulink. It is concluded that the amplitude bandwidth of the controller is 280 Hz and the phase width is 300 Hz after the second-order phase adjustment is adopted. In chapter 4, the embedded controller of 2D digital valve is designed in hardware and software. In the fifth chapter, the low power consumption and energy saving, power loss protection and dynamic and static characteristics of 2D digital valve embedded controller are studied, and the frequency width of 2D digital valve embedded controller is 240Hz. The static and static characteristics of 2D digital valve, dead zone flutter compensation and flow planning are studied. The frequency width of 2D digital valve is 120 Hz. The linearity of the three 2D digital valves before compensation is 70.10 and the linearity of flow characteristic curve is 0.5 and 0.80.50 respectively under the action of dead-zone flutter compensation and flow planning. The sixth chapter summarizes the main research work and results of this paper, and looks forward to the future work and direction of further research.
【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】：2012
【分類號】：TP368.1;TH134

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本文編號：1909019