本文關鍵詞：基于能量調節(jié)的電液變轉速控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 電液變轉速控制技術通過改變泵的轉速來實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，由于它從動力源頭實現(xiàn)控制，從而具有很高的節(jié)能潛力，但在實際應用中存在低速性能差、系統(tǒng)響應慢等問題，限制了其應用范圍。 本論文提出了基于能量調節(jié)的電液變轉速控制系統(tǒng)——在系統(tǒng)中設置能量調節(jié)器，結合電液節(jié)流控制技術，以統(tǒng)一的控制器按照能量調節(jié)的思想根據(jù)負載實際的能量需求對系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)進行控制。在能量調節(jié)的思想下，能量調節(jié)器在系統(tǒng)減速及低速運行時儲存能量，減小能量的損失；在系統(tǒng)加速時釋放能量，克服由于電機與泵慣量大，在加速時無法提供足夠的流量的缺點，從而提高系統(tǒng)加速時的響應速度并提升系統(tǒng)效率。 論文研究了系統(tǒng)的運行機理、控制策略及設計原則，仿真與實驗結果表明：本系統(tǒng)具有接近于傳統(tǒng)的電液變轉速控制系統(tǒng)的效率而更高于電液比例控制的節(jié)流調速系統(tǒng)的動態(tài)響應速度與良好的低速控制性能。 第1章以大量的國內外文獻調研為基礎，全面論述了節(jié)流調速和容積調速兩種調速技術的控制特性和優(yōu)缺點以及電液變轉速技術的發(fā)展歷程，重點介紹了電液變轉速控制技術相比于傳統(tǒng)液壓調速技術的優(yōu)勢及不足，為了解決電液變轉速技術的缺陷，提出了本課題所研究的基于能量調節(jié)的電液變轉速控制技術，同時介紹了本課題將要用到的蓄能器在液壓系統(tǒng)中的應用和自動控制理論的發(fā)展概況。最后，提出了本課題的方案背景、研究意義和研究的主要內容。 第2章從理論上分析了電液變轉速技術的缺點及產生原因，在分析電液變轉速技術的基礎上提出了基于能量調節(jié)的電液變轉速控制技術，通過對比和分析，選擇了蓄能器儲能方式的能量調節(jié)器結構，并以液壓缸位置控制系統(tǒng)為例進行了整體結構設計，給出了基于能量調節(jié)的電液變轉速液壓缸控制系統(tǒng)的工作過程。 第3章分析了蓄能器的工作特性并建立了能量調節(jié)器的數(shù)學模型，對數(shù)學模型進行線性化得到了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，據(jù)此分析了蓄能器容量及預充壓力對能量調節(jié)器工作特性的影響。以非線性數(shù)學模型對能量調節(jié)器進行了數(shù)值仿真，驗證了能量調節(jié)器的能量調節(jié)效果，并得到了影響其控制性能的關鍵參數(shù)。 第4章對基于能量調節(jié)原理的電液變轉速控制系統(tǒng)的主系統(tǒng)進行了數(shù)學建模，得到了主系統(tǒng)的非線性微分方程，結合能量調節(jié)器的數(shù)學模型，建立了整個系統(tǒng)的仿真模塊圖。根據(jù)仿真模塊圖通過固定某個參數(shù)的方式進行了節(jié)流調速系統(tǒng)和節(jié)流一變轉速控制系統(tǒng)的仿真，仿真結果驗證了第1、2章分析的兩種調速技術的響應和功耗特性的正確性。對系統(tǒng)的數(shù)學模型進行了線性化分析，得到了系統(tǒng)能控、能觀特性，并通過描繪根軌跡的方式得到了關鍵參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。 第5章提出了系統(tǒng)的總體控制方案和面向能量調節(jié)的控制策略，在此基礎上設計了系統(tǒng)的總控制器。為了驗證本系統(tǒng)的控制性能，與其他3種典型液壓系統(tǒng)進行了一系列仿真對比，仿真結果驗證了本系統(tǒng)在動態(tài)特性和能耗特性上的優(yōu)越性。通過理論計算和仿真得到了蓄能器的選型原則，并得到了變頻器—電動機加減速參數(shù)對系統(tǒng)的影響。 第6章設計了基于能量調節(jié)的電液變轉速控制系統(tǒng)試驗臺，，詳細介紹了試驗臺的液壓回路、電氣系統(tǒng)和控制軟件。得到了系統(tǒng)的方波輸入響應和正弦伯德圖，通過實驗曲線對系統(tǒng)進行了深入分析，并在同一試驗臺上進行了節(jié)流調速和節(jié)流—變轉速復合控制實驗，進行了性能對比，實驗結果驗證了課題設計思路的正確性。 第7章對基于能量調節(jié)電液變轉速控制技術在速度系統(tǒng)控制中的應用進行了研究，分析了速度控制系統(tǒng)與位置控制系統(tǒng)的不同，提出了速度控制系統(tǒng)的控制策略，對系統(tǒng)進行了仿真分析和實驗驗證，結果表明，基于能量調節(jié)的電液變轉速控制技術在速度控制方面也具有節(jié)能及快速性的優(yōu)勢。
【關鍵詞】：電液變轉速 能量調節(jié) 數(shù)學模型 快速性 節(jié)能 智能控制 蓄能器 效率
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2007
【分類號】：TM921.51
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 目錄10-13
• 第1章 緒論13-41
• 1.1 傳統(tǒng)液壓調速技術簡介13-16
• 1.1.1 節(jié)流調速13-14
• 1.1.2 容積調速14-16
• 1.2 電液變轉速技術概述16-31
• 1.2.1 交流電機調速技術發(fā)展簡介16-20
• 1.2.2 電液變轉速技術發(fā)展的背景20-21
• 1.2.3 電液變轉速技術的發(fā)展歷史21-29
• 1.2.4 電液變轉速技術的特點29
• 1.2.5 電液變轉速技術的局限29-31
• 1.3 蓄能器在液壓系統(tǒng)中的應用概述31-33
• 1.4 自動控制理論的發(fā)展33-37
• 1.4.1 模糊控制35
• 1.4.2 神經網(wǎng)絡控制35-36
• 1.4.3 遺傳算法36-37
• 1.5 本課題研究概述37-39
• 1.5.1 課題的意義37-38
• 1.5.2 課題的研究目標38-39
• 1.5.3 課題研究的主要內容39
• 1.6 本章小結39-41
• 第2章 基于能量調節(jié)的電液變轉速控制系統(tǒng)的原理及設計41-49
• 2.1 電液變轉速控制系統(tǒng)的局限性分析41-44
• 2.2 基于能量調節(jié)的電液變轉速控制系統(tǒng)設計思想44
• 2.3 能量調節(jié)器的設計44-46
• 2.4 系統(tǒng)的結構與工作過程46-47
• 2.5 本章小結47-49
• 第3章 能量調節(jié)器的建模與分析49-69
• 3.1 蓄能器的工作特性研究49-50
• 3.2 能量調節(jié)器的數(shù)學模型50-54
• 3.2.1 蓄能器的絕熱模型51
• 3.2.2 比例節(jié)流閥的數(shù)學模型51-53
• 3.2.3 溢流閥的數(shù)學模型53-54
• 3.2.4 容腔及管路的流量連續(xù)性方程54
• 3.2.5 能量調節(jié)器總數(shù)學模型54
• 3.3 能量調節(jié)器的靜態(tài)性能分析54-56
• 3.4 能量調節(jié)器的動態(tài)性能分析56-59
• 3.5 能量調節(jié)器的仿真分析59-67
• 3.6 本章小結67-69
• 第4章 主系統(tǒng)的建模與仿真分析69-91
• 4.1 主系統(tǒng)的數(shù)學模型建立69-79
• 4.1.1 變頻器—電動機模型70
• 4.1.2 電動機—泵模型70-71
• 4.1.3 溢流閥方程71-72
• 4.1.4 液壓缸V_1腔流量連續(xù)方程72
• 4.1.5 電液比例方向閥的數(shù)學模型72-75
• 4.1.6 液壓缸V_2腔流量連續(xù)方程75-76
• 4.1.7 液壓缸V_3腔流量連續(xù)方程76-77
• 4.1.8 液壓缸的力平衡方程77
• 4.1.9 系統(tǒng)仿真模塊圖的建立77-79
• 4.2 主系統(tǒng)的仿真分析79-85
• 4.2.1 節(jié)流調速系統(tǒng)仿真79-83
• 4.2.2 節(jié)流—變轉速復合控制系統(tǒng)仿真83-85
• 4.3 系統(tǒng)模型的線性化及控制性能分析85-89
• 4.4 本章小結89-91
• 第5章 面向能量調節(jié)的控制策略研究91-125
• 5.1 總體控制方案91-92
• 5.2 面向能量調節(jié)的控制策略92-94
• 5.3 能量分析單元的設計94-100
• 5.3.1 能量分析單元的功能原理94-95
• 5.3.2 神經網(wǎng)絡技術的應用95-100
• 5.4 系統(tǒng)控制器的設計100-103
• 5.5 系統(tǒng)的控制性能仿真103-115
• 5.5.1 階躍響應仿真104-105
• 5.5.2 方波信號響應仿真105-109
• 5.5.3 正弦信號響應仿真109-112
• 5.5.4 系統(tǒng)帶負載能力仿真112-115
• 5.6 蓄能器選型對系統(tǒng)的影響115-121
• 5.6.1 蓄能器的選型原則115-117
• 5.6.2 蓄能器容量的影響仿真117-119
• 5.6.3 蓄能器預充壓力的影響仿真119-121
• 5.7 變頻器—電動機參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響121-123
• 5.8 本章小結123-125
• 第6章 系統(tǒng)的實驗研究125-145
• 6.1 試驗臺的設計125-135
• 6.1.1 液壓回路的設計125-128
• 6.1.2 電氣系統(tǒng)的設計128-131
• 6.1.3 系統(tǒng)軟件設計131-135
• 6.2 實驗研究135-144
• 6.2.1 方波實驗135-139
• 6.2.2 正弦掃頻實驗139-142
• 6.2.3 變頻器加減速參數(shù)對系統(tǒng)的影響142-144
• 6.3 本章小結144-145
• 第7章 速度控制系統(tǒng)研究145-153
• 7.1 系統(tǒng)的控制策略145-147
• 7.2 系統(tǒng)的仿真分析147-149
• 7.3 系統(tǒng)的實驗研究149-151
• 7.4 本章小結151-153
• 第8章 總結與展望153-157
• 8.1 論文總結153-154
• 8.2 工作展望154-157
• 參考文獻157-167
• 附錄1 論文數(shù)學符號說明167-171
• 附錄2 攻讀博士學位期間獲得的成果及榮譽171-173
• 致謝173-174

【引證文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 聞德生;Tetsuhiro TSUKIJI;;Single-acting double-stator multi-pumps and multi-motors[J];Journal of Chongqing University(English Edition);2010年04期

中國博士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王四一;SP-70型全液壓頂驅系統(tǒng)動力學仿真分析[D];吉林大學;2012年

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中國碩士學位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 劉佳東;變轉速節(jié)流復合調速系統(tǒng)模糊控制仿真與實驗研究[D];安徽理工大學;2011年

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  本文關鍵詞：基于能量調節(jié)的電液變轉速控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：394782