本文關(guān)鍵詞：大射電望遠(yuǎn)鏡FAST液壓促動(dòng)器動(dòng)態(tài)特性分析與試驗(yàn)研究

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【摘要】：本課題來源于國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目500 m口徑球面射電望遠(yuǎn)鏡FAST液壓促動(dòng)器的研制。課題根據(jù)FAST望遠(yuǎn)鏡促動(dòng)器的功能和技術(shù)要求,采用調(diào)研與試驗(yàn)相結(jié)合的方法,驗(yàn)證了一種原理簡單、運(yùn)行模式多樣的液壓促動(dòng)器方案,介紹了促動(dòng)器幾種主要運(yùn)行模式的實(shí)現(xiàn)方法,并完成了促動(dòng)器樣機(jī)的研制。為了分析和研究該液壓促動(dòng)器的動(dòng)態(tài)特性,本文提出了利用齒輪泵泄漏特性及液控單向閥開啟特性來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)流量閉環(huán)的建模方法,搭建了有別于常規(guī)液壓系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型;設(shè)計(jì)了該促動(dòng)器數(shù)學(xué)模型中主要參數(shù)的辨識(shí)試驗(yàn);研發(fā)了參數(shù)辨識(shí)試驗(yàn)裝置;并通過試驗(yàn)獲取了齒輪泵流量壓力系數(shù)Kq和液控單向閥開啟特性Kf兩個(gè)數(shù)學(xué)模型中的重要參數(shù)值。在所建數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,利用Matlab/Simulink軟件對促動(dòng)器進(jìn)行模擬仿真,分析了促動(dòng)器在開環(huán)外伸以及閉環(huán)跟蹤兩種模式下的運(yùn)動(dòng)特性;利用AMESim軟件分析了促動(dòng)器在故障隨動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)性能;最后將系統(tǒng)模擬仿真結(jié)果與促動(dòng)器樣機(jī)試驗(yàn)的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了對比驗(yàn)證。研究表明,促動(dòng)器的模擬仿真與系統(tǒng)試驗(yàn)測試數(shù)據(jù)的一致性較好,所建立的數(shù)學(xué)模型能夠正確描述液壓促動(dòng)器的工作原理。動(dòng)態(tài)特性分析表明,開環(huán)時(shí),促動(dòng)器的運(yùn)行速度隨輸入脈沖頻率的增加而增大;閉環(huán)時(shí),促動(dòng)器在變載荷作用下可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定跟蹤,仿真與試驗(yàn)最大跟蹤誤差分別為0.15mm和0.2mm,滿足促動(dòng)器設(shè)計(jì)精度要求;促動(dòng)器在大負(fù)載隨動(dòng)時(shí)運(yùn)行平穩(wěn),無高速?zèng)_擊,在小負(fù)載隨動(dòng)時(shí)的最小隨動(dòng)啟動(dòng)拉力為160 N,該FAST望遠(yuǎn)鏡促動(dòng)器設(shè)計(jì)合理。本課題完成了FAST液壓促動(dòng)器的理論分析、模擬仿真、樣機(jī)試驗(yàn)等研究工作,解決了液壓促動(dòng)器因伸縮回路差異較大難以準(zhǔn)確描述的難題,為促動(dòng)器的后續(xù)維護(hù)維修和升級(jí)改造提供依據(jù)。本論文所建立的數(shù)學(xué)模型在為FAST液壓促動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)特性分析提供理論基礎(chǔ)的同時(shí),也為伸縮回路差異較大的液壓系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析提供了參考。
【關(guān)鍵詞】：FAST 望遠(yuǎn)鏡 液壓促動(dòng)器 理論建模 動(dòng)態(tài)特性 樣機(jī)試驗(yàn)
【學(xué)位授予單位】：貴州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH751
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-8
• 第1章 前言8-16
• 1.1 選題背景8-11
• 1.1.1 射電望遠(yuǎn)鏡8-9
• 1.1.2 FAST工程9-10
• 1.1.3 主動(dòng)反射面及促動(dòng)器10-11
• 1.2 促動(dòng)器的分類及應(yīng)用11-12
• 1.2.1 促動(dòng)器的分類11-12
• 1.2.2 促動(dòng)器的應(yīng)用12
• 1.3 促動(dòng)器的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢12-14
• 1.3.1 國外促動(dòng)器的發(fā)展12-13
• 1.3.2 國內(nèi)促動(dòng)器的發(fā)展13-14
• 1.3.3 促動(dòng)器發(fā)展趨勢14
• 1.4 研究意義14
• 1.5 主要研究內(nèi)容14-15
• 1.6 本章小結(jié)15-16
• 第2章 FAST促動(dòng)器的方案選取及樣機(jī)研制16-28
• 2.1 主要設(shè)計(jì)要求16-17
• 2.1.1 位置反饋16
• 2.1.2 運(yùn)行模式16-17
• 2.1.3 可靠性及長壽命17
• 2.1.4 電磁兼容性17
• 2.1.5 狀態(tài)監(jiān)測17
• 2.1.6 促動(dòng)器類型17
• 2.2 促動(dòng)器驅(qū)動(dòng)類型選擇17-20
• 2.3 液壓促動(dòng)器方案選取20-23
• 2.3.1 方案對比20-22
• 2.3.2 方案選取22-23
• 2.4 液壓促動(dòng)器樣機(jī)研制23-27
• 2.4.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)圖23-24
• 2.4.2 關(guān)鍵元件選型24-26
• 2.4.3 樣機(jī)研制26-27
• 2.5 本章小結(jié)27-28
• 第3章 FAST液壓促動(dòng)器數(shù)學(xué)建模28-34
• 3.1 系統(tǒng)框圖28-30
• 3.2 數(shù)學(xué)模型30-33
• 3.2.1 控制器30
• 3.2.2 步進(jìn)電機(jī)30-31
• 3.2.3 雙向齒輪泵31
• 3.2.4 液控單向閥31-32
• 3.2.5 液壓缸32-33
• 3.3 本章小結(jié)33-34
• 第4章 液壓促動(dòng)器動(dòng)態(tài)特性參數(shù)試驗(yàn)辨識(shí)34-42
• 4.1 試驗(yàn)原理34
• 4.2 試驗(yàn)裝置研制34-38
• 4.2.1 壓力測量儀器35
• 4.2.2 測壓轉(zhuǎn)換接頭設(shè)計(jì)35-36
• 4.2.3 測壓溢流裝置設(shè)計(jì)36-37
• 4.2.4 油壓輸出界面設(shè)計(jì)37
• 4.2.5 負(fù)載試驗(yàn)臺(tái)37-38
• 4.3 試驗(yàn)流程38-39
• 4.4 參數(shù)辨識(shí)結(jié)果39-40
• 4.5 本章小結(jié)40-42
• 第5章 FAST液壓促動(dòng)器動(dòng)態(tài)特性仿真42-50
• 5.1 FAST液壓促動(dòng)器系統(tǒng)仿真概述42
• 5.2 FAST液壓促動(dòng)器Matlab/Simulink仿真42-45
• 5.2.1 開環(huán)外伸模式43-44
• 5.2.2 閉環(huán)跟蹤模式44-45
• 5.3 隨動(dòng)模式——AMESim仿真45-48
• 5.3.1 70 kN恒定大負(fù)載隨動(dòng)46-47
• 5.3.2 700 N以下變化小負(fù)載隨動(dòng)47-48
• 5.4 本章小結(jié)48-50
• 第6章 FAST液壓促動(dòng)器樣機(jī)試驗(yàn)50-56
• 6.1 開環(huán)模式50
• 6.2 閉環(huán)模式50-52
• 6.3 隨動(dòng)試驗(yàn)52-54
• 6.3.1 70 kN恒定大負(fù)載隨動(dòng)52
• 6.3.2 700 N以下變負(fù)載隨動(dòng)52-54
• 6.4 本章小結(jié)54-56
• 第7章 總結(jié)與展望56-58
• 7.1 總結(jié)56
• 7.2 展望56-58
• 致謝58-60
• 參考文獻(xiàn)60-62
• 在學(xué)期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果62-63

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