进口节流调速仿真与试验

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1、进口节流调速仿真与试验摘要：通过对建立进口节流调速的数学模型，进行稳定性判断、仿真分析。同时，通过教学实验系统的开发与研究，并进行液压控制系统实验。实验动态响应曲线和仿真动态响应曲线比较分析，解决进口节流调速在应用中存在的问题，为教学科研提供平台。关键词：进口节流调速数学模型仿真实验0引言随着教育改革的逐步深入，如何培育具有创新精神的职业技术人才已经成为职业技术院校面临的热点问题之一。专业实验教学肩负着如何培育学生的动手能力及创造性思维的最直接、最重要的责任。于是，教育改革也就对专业实验教学提出了更高和更新

2、的要求。因此本次毕业论文是根据自己的教学需要和所学专业的要求，对液压进口节流调速系统的教学实验开发与研究。1建立进口节流调速的数学模型1.1进口节流调速的工作原理图这种调速回路将节流阀装在液压缸的进油路上，即串联在液压泵和液压缸之间1.2系统的数学模型为了分析方便，作如下假设：系统供油压力由溢流阀调节为恒定值，回油压力为零，不考虑液流在管道中的损失和动态特性，油的温度和密度均为常数[18]。1.2.1液压缸活塞的受力平衡方程式中：P1（t）——液压缸进口压力；A1——液压缸无杆腔活塞的有效面积；m——运动部

3、件质量；B——粘性摩擦阻尼系数；u（t）——活塞的运动速度；F（t）——负载力。1.2.2系统的流量方程式中：Q1（t）——液压缸的进口流量；V——回路高压腔总容积；K——油液体积弹性模量；KL——液压缸的泄漏系数。1.2.3节流阀的流量方程QT（t）=Q1（t）=cAT[Pp-P1（t）]φ式中：QT（t）——节流阀的流量；c——节流系数；AT——节流阀的通流面积；Pp、P1——节流阀进、出口压力；φ——节流指数，φ=。将上式线性化并写成增量表达式式中：KQ=c（pp-p10）流量放大系数；Kp=cAT0

4、（pp+p10）-压力流量系数；p10——液压缸进口压力稳态值；AT0——节流阀通流面积稳态值。1.2.4调速系统的动态方块图A1P1（s）=msU（s）+BU（s）+F（s）Q1（s）=A1U（s）+sP1（s）+KLP1（s）Q1（s）=KQAT（s）-KPP1（s）即由上述三式画出方块图，如图2所示。1.2.5系统传递函数①以AT（s）为输入，U（s）为输出，认为F（s）=0的传递函数KQAT（s）=A1U（s）+(s+KL+KP)P1（s）②以F（s）为输入，U（s）为输出，认为AT（s）=0的传递

5、函数其中负号表示外负载力F增加时，液压缸的速度要降低。2进口节流调速回路仿真根据进口节流调速回路的动态方块图，在MATLAB的仿真状态下建立Simulink模型2.1以AT（s）为输入，U（s）为输出，认为F（s）=0的仿真分析2.1.1阶跃响应曲线当负载力F不变，节流阀的通流面积AT以阶跃信号输入时当节流阀的通流面积AT突然增大时，节流阀的流量QT逐渐增加，一直到达稳定后，节流阀的流量QT才保持不变，因此液压缸活塞的速度u也逐渐增加，而达稳定后保持不变。2.1.2斜波响应曲线当负载力F不变，节流阀的通流面

6、积AT以斜波信号输入当节流阀的通流面积AT逐渐增大时，节流阀的流量QT逐渐增加，进入液压缸的流量QT也逐渐增加，因此液压缸活塞的速度u也逐渐增加。2.2以F（s）为输入，U（s）为输出，认为AT（s）的仿真分析2.2.1阶跃响应曲线当节流阀的通流面积AT不变，负载力F以阶跃信号输入当负载力F突然增大时，节流阀的流量QT也突然减小，液压缸活塞的速度u急剧下降，负载力F增加到稳定时，节流阀的流量QT也达到稳定，液压缸活塞的速度u也趋于稳定。2.2.2斜波响应曲线当节流阀的通流面积AT不变，负载力F以斜波信号输入

7、当负载力F逐渐增大时，节流阀的流量QT成反比例的减小。压缸活塞的速度u成线性的、反比例的下降。3教学实验系统的组成4液压控制系统的组成及原理4.1控制检测系统的组成系统控制检测部分的组成为：计算机、A/D和D/A数据采集集成板PCL－812PG、32路隔离数字量I/O卡PCL－730、压力传感器、速度传感器。4.2调速系统的控制过程在进行进口节流调速实验时，启动计算机控制系统和液压泵的电动机，使计算机控制系统和液压泵运行，此时泵处于卸载状态；使三位四通换向阀的电磁铁1DT通电、2DT断电；二位二通换向阀的电

8、磁铁3DT通电、4DT断电。液压泵输出的油液经过进口节流阀调节后，进入工作液压缸的左腔，右腔回油，液压缸的活塞杆外伸，当计算机发出加载指令控制信号时，通过D/A转换，经放大，驱动比例溢流阀加载，使加载液压缸的右腔回油，左腔通过二位二通吸液阀进油。通过速度传感器测得工作液压缸的活塞杆外伸速度（速度差）和压力传感器检测工作液压缸两腔的压力（压力差），其输出的速度（速度差）和压力（压力差）值经A/D转换、放大后输入到计