液压运动控制试验台马达控制体系研究

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1、液压运动控制试验台马达控制体系研究第一章绪论1.1论文研究背景液压伺服控制试验台通过液压动力元件作为驱动装置，以智能计算机作数据采集及控制装置所组成的试验控制系统，其输出量（位移、速度等）能以一定的精度，自动按照输入信号的变化规律运动，该试验台可用于高校液压伺服比例控制的相关课程的实验教学及科研研究使用。本论文以学校自主研发的液压伺服试验台为研究对象，并结合理论分析、计算机仿真和模拟试验等方法，对比例伺服控制系统中的马达控制系统进行研究。本论文拟在有限的篇幅内尽可能多地结合电液伺服比例控制系统的

2、组成原理、性能特点，对该试验台中的泵控马达系统和阀控马达系统进行了较深入的研究。通过建立系统的数学模型，分析各典型伺服控制系统的组成、工作原理和校正方法，分析电液伺服阀及比例柱塞泵的控制特性，研究控制系统动态原理和关键参数的确定方法，深入理解系统结构参数对系统动态性能的影响，并分析在不同的输入信号和负载下，通过Matlab仿真软件对试验台伺服控制系统进行了仿真分析[1]。1.2课题研究的目的和意义实验台主要用于液压伺服控制相关学科教学与科研，使相关专业学生能够做到实践与理论相结合，同时该实验台作

3、为一种大型实验设备不仅可以满足日常教学需要，而且能够最大限度的模拟真实生产。电液伺服控制是一门交叉性学科，是液压技术、计算机技术和控制理论的有机结合。电液伺服系统由于能充分发挥电子与液压两方面的优点，既能控制很大的惯量和产生很大的力或力矩，又具有高精度、快速响应能力，并有较好的灵活性和适应能力，因而得到广泛的应用[2]。1.3国内外发展趋势近年来，计算机技术和测试技术在发展迅猛，液压伺服比例控制技术也越来越多的应用于生产生活中，同时随着用户对使用要求的提高，许多国内外液压件研发单位都在积极研发和

4、检验相应的实验设备[3]。目前，计算机测控技术已广泛地与液压控制系统相结合，并正朝着使液压系统具有高精度、高可靠性等方面发展。液压伺服系统特别是电液比例伺服系统已经成为武器自动化和工业自动化的一个重要方面。在国防工业中，应用于飞机的操纵系统、导弹的自动控制系统、火炮操纵系统、坦克火炮稳定装置、雷达跟踪系统和舰艇的操舵装置等系统中[4-6]。在一般工业中，用于机床、冶炼、轧钢、铸锻、动力、工程机械、矿山机械、建筑机械、船舶等系统中同[7][8]。此外，液压系统的数字仿真技术，CAD／CAM技术，检

5、测、测量、故障诊断等也正在不断地逐步完善，并在实际工程中开始应用[7]。液压技术经过几十年的发展，目前主要靠现有的技术来改进和不断扩大其应用领域，为了满足今后对液压技术的要求，主要的研究方向集中在，高效节能、减少污染和机电一体化与计算机技术相结合的相关技术，所以，开发出有优异性能的测试系统，节约能源，减少污染并且综合运用了各种先进技术的试验台，才是未来的一段时间内的应用研究方面[8-10]。第二章实验台液压控制系统工作原理2.1功能简介本试验台的动力装置采用液压伺服比例控制元件，工业控制计算机作

6、为测控系统的核心部分，将试验台中的伺服控制系统包括阀控缸、阀控马达、泵控马达等。根据实验台的设计要求及实验测试指标，实验台采用工控机和工业化的测控仪表组成测控系统，基于VisualB6.0开发测控程序和人机界面，实现可测、可控、人机交互的操作界面，同时考虑了用户的使用要求与应用程序扩展。2.2液压系统设计2.2.1液压系统简介动力元件：主要由两台液压泵组成，一台是手动变量柱塞泵额定排量63ml/min，另一台是的电液比例复合控制柱塞泵排量为29ml/min，两泵互不影响单泵供油与双泵联合供油两种

7、方式皆可采用。执行元件：采用排量为80ml/rad的液压马达,马达减速机的传动比为i=10。系统额定压力：31.5MPa。额定流量：130L/min。本试验台的液压系统按执行元件可分为液压马达和液压缸系统两个支路，同时液压伺服系统要求伺服阀前端的供油压力必须恒定，因此试验台设置了液压分配器，并且在分配器内设计了减压阀以保证伺服比例阀前端供油压力保持恒定,与此同时，将两个供油管路隔离开，使它们之间不能互相影响。溢流阀9.3起安全阀作用,保护比例方向阀,压力传感器5.13采集阀控缸系统进口压力PS,

8、压力传感器5.14采集阀控缸系统出口压力P0。这两个传感器可一记录法的进,回油压力值,为相应研究做准备。蓄能器起到稳定压力波动的作用,这两个蓄能器可以最大限度的减少压力的变化,对伺服比例阀性能的影响。为了保证伺服阀前端油液的精度，在分配器中设置了高精度过滤器,同时也保护了比例伺服阀,防止出现卡堵现象。分配器中的进口截止阀,使得系统的维护,和实验的分别进行更加方便。第三章实验台计算机测控系统工作原理........93.1计算机测控系统的组成....93.2传感器及数据采集卡的选用......10