大流量插装式电液伺服阀设计及控制技术研究

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1、分类号学号M201270333学校代码10487密级硕士学位论文大流量插装式电液伺服阀设计及控制技术研究学位申请人：石邦凯学科专业：机械电子工程指导教师：杨钢副教授答辩日期：2015年5月AThesisSubmittedinPartialFulfillmentontheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringTheDesignandResearchonControlTechnologyoftheLarge-flowCartridgeElectro-HydraulicServo

2、ValveD.Candidate:ShiBangkaiMajor:MechatronicEngineeringSupervisor:AssociateProf.GangYangHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人郑重声明，本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的总结。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，

3、均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本人将承担本声明引起的一切法律后果。学位论文作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在____年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导教师签名：日期：年月

4、日日期：年月日华中科技大学硕士学位论文摘要随着电液伺服系统工业应用领域的不断发展，对系统中核心元件电液伺服阀的要求越来越高。如在高频电液加载试验台中,要求系统输出力较大且频率较高，使得电液伺服阀必须同时具备高压、高频响及大流量等技术指标。为使电液伺服阀同时满足大流量与高频响的技术要求，本文设计具有三位四通功能的大流量插装式电液伺服阀，并对其性能展开重点研究，主要内容如下：首先简要分析，电液伺服阀难以同时满足大流量与高频响的原因，提出了大流量伺服阀的设计思路。基于此设计了具有三位四通功能的大流量插装式电液伺服阀，并对其组成及工

5、作原理展开分析。依据伺服阀中先导阀及主阀的结构特性及工作原理，分别建立其AMESim仿真模型以及伺服阀整体模型。其次分析单一插装式二通伺服阀控制性能，并通过仿真，研究主阀阀芯质量、先导阀工作压力及主阀负载干扰等因素对插装式二通伺服阀响应特性的影响。依据分析及仿真结果，提出采用PID+速度前馈补偿+干扰观测器的复合控制策略。仿真结果表明，复合控制器控制下，插装式二通伺服阀具有较高的控制精度及较好的动态响应，能够满足大流量插装式电液伺服阀性能要求。再次分析了大流量插装式电液伺服阀中串联双阀同步性对伺服阀动态性能的影响。为解决在伺

6、服阀工作状态下出现的非同步工况，提高串联双阀的同步性，提出了基于交叉耦合的双阀同步模糊控制策略。仿真结果表明，同步控制器的存在使得串联双阀具有较好的同步性，从而使大流量插装式电液伺服阀具有较好的动态性能。最后通过仿真对大流量插装式电液伺服阀的动静态性能进行测试，主要包括负载流量特性，空载流量特性及内泄漏特性等静态性能；阶跃响应及频率响应特性等动态性能。结果表明伺服阀的动静态性能均能满足设计要求，为其进一步的深入研究奠定良好基础。关键词：大流量插装式电液伺服阀，复合控制器，同步控制，交叉耦合，性能特性I华中科技大学硕士学位论文

7、AbstractWiththedevelopmentofindustrialapplicationofelectro-hydraulicservosystem,therequirementsofelectro-hydraulicservosystemandelectro-hydraulicservovalveishigherandhigher.Asinthehigh-frequencyelectro-hydraulicloadingtestbench,largeoutputforceandhighfrequencyisreq

8、uired.Theelectro-hydraulicservovalvemusthavethecharacteristicsofhigh-pressure,high-frequencyandlarge-flowrateatthesametime.Inordertosatisfythereq