基于直接转矩控制的可回馈能量式电液阀控系统

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1、基于直接转矩控制的可回馈能量式电液阀控系统陶涛鑫君2016年1月中图分类号：UDC分类号：基于直接转矩控制的可回馈能量式电液阀控系统作者姓名陶涛鑫君学院名称自动化学院指导教师赵江波副研究员答辩委员会主席王军政教授申请学位级别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2016年1月Theenergyrecyclingelectro-hydraulicvalvecontrolledsystembasedondirecttorquecontrolmethodCandidateName：TaoTaoxinjunSchoolorDe

2、partment:SchoolofAutomationFacultyMentor:ZhaoJiangboChair,ThesisCommittee：WangJunzhengDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ControlScienceandEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：Jan,2016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

3、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随着液压技术和现代控制理论的不断发展，电液阀控系统以其重量功率比小，系统刚度大的优势被广泛应用于军事、工业等领域，但液压阀控系统能源利用率低、系统发热严重等问题却限制着其进一步发展。在这种背景下，实现了一个能量利用率高，能满足系统控制精度要求的电液阀控系统成为了当前的一个研究热

4、点，具有十分重要的意义。本文提出了一种可回馈能量式电液阀控系统，在回油路设计了能量回收装置，通过电机对液压马达的负载转矩进行调节，进而改变液压系统的回油背压，从而控制液压执行机构的运动轨迹。论文分别设计了节能液压阀控系统的液压回路和用于能量回收的电气系统。建立了系统的数学模型，分析了系统的可行性与可控性。在本论文所提出的阀控系统中，如何控制电机快速准确地产生负载力矩，进而调节液压系统回油背压，是保证执行机构运动轨迹满足要求的关键。基于此，论文还研究了直接转矩控算法以实现异步电机的转矩控制。针对传统直接转矩控制的缺陷和不足进行了分析，提出了一种改进

5、的直接转矩控制方法，基于处理器速度和变频器最大开关频率对传统的六扇区进行了细分再分区。针对所提出的改进直接转矩算法，论文搭建了实验台，并设计了相关的硬件电路进行了分析验证。其中，电机驱动部分采用IPM模块作为逆变器，控制器部分采用ARM内核单片机运行控制算法。关键词：电液阀控系统；能量回馈；直接转矩控制；多扇区细分I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththecontinuousdevelopmentofhydraulictechnologyandmoderncontroltheory,electro-hydraulicvalvecon

6、trolledsystemiswidelyusedinmilitary,industrial,andotherfieldsforitshighpowerdensityandlargeloadstiffness.However,therearealsosomedisadvantagessuchasthelowenergyefficiencyandhighquantityofheat.Inthiscontext,achievinganelectro-hydraulicvalvecontrolledsystemwithhighenergyutiliza

7、tionrateandcontrolprecisionbecomeahotresearchtopic,andgetstheveryvitalsignificance.Thepaperputsforwardanelectro-hydrauliccontrolsystemwithenergyrecycling,anddesignstheenergyrecycledeviceinthehydrauliccircuit.Thesystemadjuststhetorqueofthehydraulicmotortochangethebackpressureo

8、fhydraulicsystem,sothatthetrajectoryofthehydraulicactuatorcanbecontr