基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速閥控馬達(dá)驅(qū)動系統(tǒng)研究.pdf

1、電液變轉(zhuǎn)速是通過改變電動機(jī)轉(zhuǎn)速來改變液壓泵輸出流量的液壓驅(qū)動技術(shù)，近年來研究和發(fā)展迅速，并逐步應(yīng)用到液壓電梯、注塑機(jī)、風(fēng)機(jī)等領(lǐng)域。電液變轉(zhuǎn)速驅(qū)動技術(shù)獲得廣泛應(yīng)用的主要原因是節(jié)能效果顯著，但同時(shí)也存在著響應(yīng)速度慢、低速性能差等缺點(diǎn)。其中，響應(yīng)速度慢是其主要缺點(diǎn)，致使其目前僅用于對響應(yīng)速度及控制精度要求不高的場合。在普通變轉(zhuǎn)速驅(qū)動的基礎(chǔ)上加上閥控，組成交轉(zhuǎn)速一節(jié)流復(fù)合驅(qū)動，有利于提高控制精度和減速時(shí)的響應(yīng)速度，但不能提高加速時(shí)的響應(yīng)速度。<

2、br>　　 基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速驅(qū)動技術(shù)是解決這個(gè)問題的一個(gè)很好途徑。在系統(tǒng)中加裝能量調(diào)節(jié)器，當(dāng)系統(tǒng)需要能量，而液壓泵由于加速響應(yīng)慢而不能快速加速時(shí)，能量調(diào)節(jié)器釋放能量，加快執(zhí)行對象的加速響應(yīng)；而在系統(tǒng)能量過剩時(shí)，同樣由于液壓泵的減速響應(yīng)慢而不能快速減速時(shí)，能量調(diào)節(jié)器吸收能量，減少系統(tǒng)節(jié)流及溢流損耗。其余情況下，能量調(diào)節(jié)器關(guān)閉?；谀芰空{(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速驅(qū)動技術(shù)已就執(zhí)行對象為液壓缸時(shí)進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)研究，結(jié)果表明，此技術(shù)在保持傳統(tǒng)變

3、轉(zhuǎn)速驅(qū)動高效率的基礎(chǔ)上，能夠大大提高執(zhí)行對象液壓缸的加速響應(yīng)，獲得了良好的效果，但所有的試驗(yàn)都是在空載情況下進(jìn)行，并沒有進(jìn)行帶載試驗(yàn)。
　　 本論文研究的是基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速驅(qū)動技術(shù)在液壓馬達(dá)速度控制上的應(yīng)用。在建模分析能量調(diào)節(jié)器及整個(gè)系統(tǒng)之后，提出基于分層控制的系統(tǒng)控制策略，并從能量調(diào)節(jié)思想出發(fā)，實(shí)現(xiàn)對被控對象的協(xié)調(diào)控制。進(jìn)行了大量的仿真和試驗(yàn)研究，除空載外，還進(jìn)行了馬達(dá)的帶載仿真和試驗(yàn)。結(jié)果表明，基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)

4、速驅(qū)動技術(shù)在液壓馬達(dá)的速度控制上也收到了很好的成效，在保持傳統(tǒng)變轉(zhuǎn)速驅(qū)動高效率的基礎(chǔ)上，提高了馬達(dá)的響應(yīng)速度，而且抗負(fù)載干擾能力較好。與此同時(shí)，能量調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用到實(shí)際中系統(tǒng)改造小，具有良好的應(yīng)用前景。
　　 第1章首先簡要說明了液壓領(lǐng)域里兩種最基本的調(diào)速方式，即節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速的各自特點(diǎn)。然后從變頻技術(shù)的發(fā)展出發(fā)，詳細(xì)闡述了電液變轉(zhuǎn)速驅(qū)動的發(fā)展背景及研究現(xiàn)狀。蓄能器是能量調(diào)節(jié)器的重要構(gòu)件，所以也對蓄能器的主要功能及典型

5、應(yīng)用作了說明?？刂撇呗砸彩侵陵P(guān)重要的，尤其是對于本系統(tǒng)的多輸入多輸出控制對象而言，在第1章中也對液壓領(lǐng)域常用的控制策略進(jìn)行簡要說明。
　　 第2章對能量調(diào)節(jié)器進(jìn)行了詳盡分析。首先從功能特點(diǎn)出發(fā)，將能量調(diào)節(jié)器在系統(tǒng)中的作用分為兩方面，即輔助動力源和吸收壓力脈動。并詳細(xì)說明了能量調(diào)節(jié)器在系統(tǒng)中的應(yīng)用，即開式回路或閉式回路形式的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。能量調(diào)節(jié)器作為輔助動力源使用是其在系統(tǒng)中的主要作用，作為吸收壓力脈動使用時(shí)，分析了其能夠吸收壓力脈

6、動的原因。
　　 第3章首先說明了基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速閥控馬達(dá)的原理，試驗(yàn)臺構(gòu)造。著重分析了基于刪的系統(tǒng)控制器設(shè)計(jì)。然后推導(dǎo)出了整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，并對其線性化，分析了系統(tǒng)的控制性能。此外，還定性分析了能量調(diào)節(jié)器的加入對閻控馬達(dá)調(diào)速性能的影響。
　　 第4章從能量調(diào)節(jié)思想出發(fā)，提出了系統(tǒng)的分層控制結(jié)構(gòu)，并分別對能量層、控制層、反饋層進(jìn)行了詳細(xì)說明以及給出了各自實(shí)現(xiàn)。本章還對三種對比研究系統(tǒng)的控制策略進(jìn)行了說明。

7、>　　 第5章為仿真研究．首先是定負(fù)載仿真，然后是變負(fù)載仿真。設(shè)計(jì)了階躍、正弦、方波等多種指令轉(zhuǎn)速形式，并進(jìn)行了擾動仿真，目的是全面分析本系統(tǒng)的特點(diǎn)和性能。除此之外，本章還對蓄能器的主要參數(shù)對系統(tǒng)的影響進(jìn)行了仿真分析，得出了能量調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)原則和依據(jù)。
　　 第6章是試驗(yàn)研究。同仿真研究一致，也進(jìn)行了定負(fù)載試驗(yàn)和變負(fù)載試驗(yàn)，指令轉(zhuǎn)速的形式也有多種。仿真和試驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)在保持傳統(tǒng)變轉(zhuǎn)速驅(qū)動高效率的基礎(chǔ)上，提高了馬達(dá)的響應(yīng)速