动圈式电液伺服阀嵌入式控制器的研究

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1、浙江大学研究生学位论文独创性声明I掣Ul12III13Uq7IIl4III15LIl4IIII掣本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得堂’江盘鲎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。学位论文作者签名：万冈lj签字日期：加，弓年弓月叫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解逝婆盘茔有权保

2、留并向国家有关部门或机构送交本论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权逝婆盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后适用本授权书)、学位论文作者签名：万冈Ij签字日期：加，弓年弓月叫日导师签名：揪签字日期：力侈年乡月夕乡日浙江大学硕士学位论文致谢本学位论文是在导师孔晓武老师的悉心指导与亲切关怀下完成的，论文凝聚了导师的智慧和心血。至此论文完成之际，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢!导师诲人不

3、倦的高尚品德、求是创新的风格、渊博的学识、敏锐的思维、求真务实的治学态度、精益求精的态度和勇于开拓的精神，时刻激励着我刻苦学习、开拓进取，积极努力。承蒙导师的悉心指导、倾心培养，让我在科研、工程实践、为人处事等方面都取得了长足的进步。在攻读硕士学位期间，从导师及课题组成员身上习得很多知识，这一切将使我终生受益。感谢杭州泛康控制技术有限公司的王桢工程师给予课题的指导与帮助。感谢课题组黄家海博士、杜恒博士、方锦辉博士、熊义博士、国凯博士、冯瑞林博士、凌振飞硕士、马冲硕士、郑祥格硕士、刘志才硕士、满珍硕士、

4、蒲曾坤硕士、李世振硕士、谢英太硕士在硕士期间给予我生活和学>--j上的帮助与支持。感谢寝室张锋博士、汤峰硕士、程晓亮硕士对我日常生活的关心与帮助，我们在一起度过了美好而充实的求学时光。祝愿他们心想事成、前程似锦。感谢浙江大学两年来对我的培养，浙大这所百年名校所蕴涵的求是创新、开拓进取的精神将深深影响我今后的工作和生活。特别感谢我远方的父母和家人几十年来对我的养育以及对我学业全力的支持和鼓励，没有他们在背后长期的默默奉献就没有我今天所取得的进步!最后，谨向所有给予我关心、指导和帮助的老师、同学、朋友和亲

5、人致以最诚挚的谢意!万刚二零一三年一月于浙大求是园浙江大学硕上学位论文摘要伺服放大器对电液伺服阀的性能有着重要影响，是现代电液伺服阀的关键组成部分，目前绝大多数的电子闭环伺服放大器基于模拟电路设计，提供对于传统PID控制策略的稳定耐用、低成本实现。由于电液伺服阀本身较强的非线性特性，随着电液伺服阀性能要求的提升，传统模拟式伺服放大器在实现基于模型设计的非线性控制策略方面的劣势越来越明显，如何运用有效的非线性控制策略以克服电液伺服阀固有的非线性效应、提高电液伺服阀的动、静态性能是当前电液伺服控制领域亟待

6、解决的问题。本论文据此以动圈式电液伺服阀为研究对象，在阅读国内外相关文献的基础上，设计了一种数字式伺服放大器。该放大器以基于ARMCortex．M3内核的32位微控制器为主控制器，采用非线性自适应鲁棒控制理论实现伺服阀阀芯位置控制，运用集成芯片设计其功率驱动电路与测量放大电路模块，并结合计算机仿真软件与实验测试系统对其进行研究，结果表明本课题所设计的数字式伺服放大器可以有效改善动圈式电液伺服阀的动、静态性能，为下一代高智能化伺服放大器的研究奠定了基础。本论文共分为六章，现分别简述如下：第一章，介绍了电

7、液伺服阀的研究背景以及伺服放大器的研究现状，阐述了模拟式伺服放大器的技术特点，分析总结了数字式伺服放大器的优缺点，最后概述了本课题的研究意义及研究内容。第二章，对动圈式电液伺服阀的组成及主要部分工作机理进行了详细深入的分析，阐述了伺服线圈电流闭环控制结构的优点，建立了各主要组成部分的数学模型，最后运用非线性自适应鲁棒控制理论推导了伺服线圈的控制输入电压表达式。第三章，运用AMESim与MATLAB／Simulink对动圈式电液伺服阀进行联合仿真分析：在AMESim中建立动圈式电液伺服阀的虚拟样机仿真模

8、型，而在Simulink中运用S函数模块实现非线性自适应鲁棒控制算法、功率放大级硬件模拟仿真等模块。通过联合仿真分析，得到了动圈式电液伺服阀的阶跃响应特性和频率响应特性。第四章，详细介绍了以基于ARMCortex．M3内核的32位微控制器为主控制浙江大学硕士学位论文摘要器的数字式伺服放大器各个硬件模块的设计，完成了包括主控制器模块、电源模块、功率放大级模块、测量放大电路模块以及模数转换电路模块等整个硬件系统的研究开发，并对集成功率放大芯片的动、静态特性进