2D數(shù)字閥及電—機(jī)械轉(zhuǎn)換器的研究.pdf

1、電液控制元件作為連接電氣部分與液壓部分的橋梁，是電液伺服系統(tǒng)的核心部件，其性能優(yōu)劣在很大程度上決定了電液伺服系統(tǒng)的好壞。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與電液伺服系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的拓寬，對(duì)電液控制元件提出更高的要求，諸如：高頻響、大流量、數(shù)字化，抗污染能力強(qiáng)等。2D數(shù)字閥作為電液控制元件之一，具有抗污染能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，重復(fù)精度高，直接數(shù)字控制等優(yōu)點(diǎn)，能很好地滿(mǎn)足上述要求。電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器作為2D數(shù)字閥的關(guān)鍵元件，其頻響在一定程度上決定了閥的整體性能，

2、所以也很有必要對(duì)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器進(jìn)行研究。
　　 混合式步進(jìn)電機(jī)作為2D數(shù)字閥的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，具有抗干擾能力強(qiáng)、頻響快、定位精度高，受摩擦力等非線(xiàn)性因素影響小等優(yōu)點(diǎn)，但是也帶來(lái)了控制方面的技術(shù)難題：（1）若按傳統(tǒng)的步進(jìn)方式進(jìn)行控制，存在量化精度與響度速度之間的矛盾。雖然有研究者提出采用連續(xù)跟蹤算法，但該算法只適用于開(kāi)環(huán)控制，容易造成步進(jìn)電機(jī)失步。（2）在工作過(guò)程中輸入任意控制信號(hào)，要求轉(zhuǎn)子能快速響應(yīng)并能在任何位置精確定位，而電機(jī)

3、不失步。
　　 本文的主要工作和成果如下：
　　 1.針對(duì)頻響快、數(shù)字化，抗污染能力強(qiáng)等要求，2D數(shù)字閥在結(jié)構(gòu)上采用伺服螺旋機(jī)構(gòu)。本文第二章對(duì)2D數(shù)字閥的伺服螺旋機(jī)構(gòu)進(jìn)行建模，并在Matlab環(huán)境下對(duì)其進(jìn)行仿真。仿真結(jié)果為：階躍響應(yīng)時(shí)間約為1 ms；在輸入幅值為最大閥開(kāi)口25％的正弦信號(hào)作用下，對(duì)應(yīng)-3dB，相位滯后90°的頻寬約為150 Hz。
　　 2.混合式步進(jìn)電機(jī)作為2D數(shù)字閥的電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器，其頻響影響

4、到閥的整體性能。本文第三章對(duì)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模與仿真。仿真結(jié)果為：在輸入幅值為最大閥開(kāi)口25％的正弦信號(hào)作用下，對(duì)應(yīng)-3dB，相位滯后90°的頻寬約為230 Hz。
　　 3.針對(duì)混合式步進(jìn)電機(jī)作為閥電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器存在上述兩個(gè)控制難題，本文專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了一個(gè)以DSP（TMS320F2812）作為主控芯片的嵌入式控制器，提出了同步式伺服控制算法，采用位置和電流雙閉環(huán)系統(tǒng)，保證轉(zhuǎn)子輸出角位移對(duì)輸入信號(hào)的實(shí)時(shí)跟蹤。
　　

5、 4.搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，分別對(duì)電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器及2D數(shù)字閥的靜、動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它們具有良好的靜、動(dòng)態(tài)特性。電-機(jī)械轉(zhuǎn)換器的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：階躍響應(yīng)時(shí)間約為6 ms；在輸入幅值為最大閥開(kāi)口25％的正弦信號(hào)作用下，對(duì)應(yīng)-3dB，相位滯后90°的頻寬約為210 Hz。2D數(shù)字閥的實(shí)驗(yàn)結(jié)果為：階躍響應(yīng)時(shí)間約為8 ms；在輸入幅值為最大閥開(kāi)口25％的正弦信號(hào)作用下，對(duì)應(yīng)-3dB，相位滯后90°的頻寬約為130 Hz。將實(shí)驗(yàn)曲線(xiàn)與仿真曲