基于两位开关阀的数字阀控制技术研究

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1、中图分类号：UDC分类号：基于两位开关阀的数字阀控制技术研究作者姓名吴建学院名称自动化学院指导教师汪首坤副教授答辩委员会主席王军政教授申请学位工学硕士学科专业控制科学与工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月Researchoncontroltechnologyforon/offvalvebaseddigitalvalveCandidateName：JianWuSchoolorDepartment:AutomationFacultyMentor:Prof.ShoukunWangChair,ThesisCommittee

2、：Prof.JunzhengWangDegreeApplied:MasterofPhilosophyMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使

3、用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要数字化革命在电子、通讯、控制和信息等领域已经取得了巨大的成功，它对液压控制技术的发展也产生了巨大影响。数字化液压技术已成为流体传动与控制领域的一个全新研究方向。基于两位开关阀的数字阀控制技术是实现液压伺服控制的一种新方法，高性价比和可靠性使得这种方案尤其适合应用在对控制精度要求不高但是工作环境比较恶劣的液压控制系统中。本文对基于两位开关阀的数字阀进行了系统的研究。首先从局部到整体，对

4、两位开关阀、数字流量控制单元、数字阀的原理和特性分别进行分析。对两位开关阀的研究主要包括结构分析、建模仿真和动静态特性分析，以HSV系列高速开关阀为例，通过机理建模建立了开关阀的数学模型，在此基础上对开关阀的开关特性进行分析；对数字流量控制单元的研究从构成方式、编码方式、动静态特性等方面展开，重点分析了数字流量控制单元流量冲击的产生原因和减小方法；对数字阀的研究主要包括不同构成方式的比较和动静态特性分析，静态特性的研究包括空载流量特性，动态特性的研究通过AMESim进行仿真实验，分析了开关阀频率对数字阀频率响应的影响。然后结合数字阀

5、控缸系统的结构特点，研究了基于代价函数的开环控制、PID控制、前馈控制三种控制方式，利用AMESim和Matlab联合仿真比较三种控制方式之间的优缺点。基于代价函数的开环控制方式能基本实现非对称缸位置控制系统速度和压力的同时控制，但是由于流量冲击的存在，会有较大的跟踪误差；PID控制结构简单，能够得到较好的位置跟踪效果；前馈控制的基本思想就是将基于代价函数的开环控制作为前馈量引入到闭环控制器中，相比于闭环控制，前馈控制能显著的提高系统控制精度。最后通过基于LABVIEW的实验系统，验证了课题的可行性。关键词：数字流量控制单元；数字阀

6、；数字阀控缸系统；代价函数；前馈控制I北京理工大学硕士学位论文AbstractThedigitalrevolutionhasachievedgreatsuccessinthefieldssuchaselectronics,communications,controlandinformation,anditsimpactonthedevelopmentofhydrauliccontroltechnologyisalsogreat.Digitalhydraulictechnologyhasbecomeanewresearchdirect

7、ioninthefieldoffluidpowertransmissionandcontrol.On/offvalvebaseddigitalvalvetechnologyisanewmethodtoachivehydraulicservocontrol,highprice-performanceratioandreliabilitymakeitparticularlysuitableforhydrauliccontrolsystemusedinpoorworkingconditionswherecontrolaccuracyisl

8、essconsidered.Inthispaper,on/offvalvebaseddigitalvalveisstudiedsystematically.Firstofall,tofollowtheprincipleofgoingf