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《液体粘性调速系统_H_V_D__建模与计算机仿真》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、英才高职论坛创刊号(总第1期)2005年11月TheForumofYingcaiHigherVocationalEducationInitialIssue(SerialNo.1)Nov.,20053液体粘性调速系统(H.V.D.)建模与计算机仿真孙芹(山东英才职业技术学院理工学院,山东济南,250104)摘要:在综合所有可能对系统产生影响的因素的基础上,通过对液体粘性调速系统(H.V.D.)模型提炼,建立了相应的系统数学模型。借助于仿真工具与软件编程,对系统数学模型进行了计算机仿真与结果分析。仿真结果表明:常规控制和基于PID控制的液体粘性调速离合器驱动负载
2、系统均具有良好的响应性能,PID控制调节器的控制性能更加优越。关键词:体粘性调速离合器;数学模型;计算机仿真;PID调节器液体粘性传动(Hydro-ViscousDrive,简称H.V.D.)是流阀等环节组成。H.V.D.摩擦片组是整个系统速度调节的流体传动中一门新兴的学科,是20世纪70年代中期从国外核心元件,电液比例电磁铁接收来自放大器的比例控制电信发展起来的一种新型的流体传动形式。液体粘性传动具有号,获得与控制信号相对应的输出力,从而使溢流阀获得与调速灵敏、运行平稳、节电效果显著等特点。因此H.V.D.控制电流成比例的输出压力;输出压力油进入H.V.D
3、.控制技术在煤炭、冶金、电力、化工、矿山、起重、车辆、船舶等部门油缸,使其活塞获得小位移量,即主被动摩擦片之间的间隙已得到不同程度的应用。本文结合工程应用实际,在综合考δ(油膜厚度)改变量,从而改变H.V.D.的输出转速(转矩)。虑系统启动(制动)与运行速度调节工作特点的基础上,建速度传感器检测负载输出转速n经信号变化处理后与系统立了以H.V.D.作为调节装置的传动系统数学模型,并通过PID控制器构成系统闭环控制。编程和计算机仿真对调速系统进行了分析。2.H.V.D.控制方式的选择1.液体粘性调速系统(H.V.D.)组成图2斯特里贝克曲线图1电机-H.V.D
4、.-负载控制示意图液体粘性调速离合器工作时,根据油膜厚度δ与表面粗1-电机;2-H.V.D.摩擦片组;3-负载;4-转速传感器;糙度综合值R的比值关系,其主、被动摩擦片的摩擦状态可5-控制器;6-比例阀放大器;7-电液比例溢流阀。分为液体摩擦、混合摩擦、边界摩擦和静摩擦四种。借助图2所示的斯特里贝克曲线来说明液体粘性调速离合器的摩图1所示是一电机-H.V.D.-负载组成的电液比例控擦状态。制系统示意图,该系统主要由驱动电机、H.V.D.摩擦片组、当控制油压Pc开始增大使得摩擦片之间的油膜厚度变输出负载、转速传感器、控制器、比例阀放大器、电液比例溢化时,油膜厚
5、度δ远大于表面粗糙度综合值R,即二者比值3收稿日期:2005-10-20作者简介:孙芹(1979—),女,硕士,山东英才职业技术学院理工学院教师。·55·较大。摩擦片组处于液体摩擦区(即油膜传动区),摩擦片通过编写软件分别计算得出H.V.D.控制系统输入电表面完全被连续的油膜所隔开。当控制油压Pc逐渐增大,流I与控制油缸压力Pc、控制油缸压力Pc与负载输出转速二者比值较小时,摩擦片表面己不能完全被连续的油膜所隔n的关系曲线。开,出现了部分微凸体间接触的现象,输出转速有时出现轻4.1H.V.D.控制系统单位阶跃信号响应特性微的不稳定。当控制油压Pc继续增大,二
6、者比值很小,摩擦4.1.1常规控制系统表面微凸体接触增多,摩擦表面只有极薄的(约为0.1μm)常规控制系统传递函数框图如图5所示:边界油膜,摩擦系数急剧增大,摩擦片组进入边界摩擦区,输出转速波动较大,为不稳定工作区。为了减小液体粘性调速离合器的速度不稳定区,必须选择有效的控制技术对调速系统进行控制。PID控制技术算法简单,易于实现,在很宽的操作条件内保持较好的鲁棒性。图5常规控制系统传递函数框图基于线性控制理论,具有许多成熟的稳定性分析方法,具有4.1.2PID控制系统较高的可靠性等特点,并且在液压控制系统中得到了广泛的基于PID控制技术的H.V.D.电液比
7、例调速控制系统应用,并取得了良好的控制效果,因此本文选择PID控制技传递函数框图如图4所示。术对液体粘性调速系统进行控制。4.1.3参数选取3.液体粘性调速系统(H.V.D.)数学模通过对系统各组成环节进行分析,并综合考虑系统中各相关因素对系统性能影响的程度,重点考虑了电液比例溢流型提炼阀的放大倍数K2、阻尼比ξ2、无阻尼固有频率ω及H.V.D.将图1所示的系统简化为如图3所示的数学模型。的工作点转矩压力增量Kpa、转矩转速增量Kωa、负载系数图3中,给电液比例控制放大器设置一个给定的指令信Kma等主要因素,而忽略了比例电磁铁的电磁力、液压力及干号E,此电压
8、信号经功率放大后,输出相应的电流信号I,并扰的液动力
