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1、基于传递函数的数字液压缸建模与分析———陈暋佳暋邢继峰暋彭利坤基于传递函数的数字液压缸建模与分析陈暋佳暋邢继峰暋彭利坤海军工程大学,武汉,430033摘要:在考虑功率匹配和非对称结构特性的基础上,以液压弹簧刚度最小位置为工作点,推导了阀控非对称缸的传递函数,给出了合理的液压固有频率计算公式,建立了通用的数字液压缸传递函数模型。利用所建模型,分析了参数意义和系统特性,并结合具体参数进行了仿真验证。结果表明,受负载和非对称结构影响,数字液压缸正反向运动特性存在差异;系统性能由内反馈回路的结构参数决定,系统稳定性良好。关
2、键词:数字液压缸;液压弹簧刚度;传递函数模型;系统特性中图分类号:TH137暋暋暋暋暋暋DOI:10.3969/j.issn.1004-132X.2014.01.013ModelingandAnalysisofDigitalHydraulicCylinderBasedonTransferFunctionChenJia暋XingJifeng暋PengLikunNavalUniversityofEngineering,Wuhan,430033Abstract:Consideringpowermatchandcharac
3、teristicsofasymmetricalstructure,settingthepo灢sitionwiththeminimumhydraulicspringstiffnessastheorginalpoint,atransferfunctionofvalve-controlledasymmetricalcylinderwasdeduced,areasonableexpressiontocounthydraulicnaturalfre灢quencywasgiven,andthenauniversaltransf
4、erfunctionmodelofthedigitalhydrauliccylinderwasestablished.Basedonthemodel,meaningofparametersandsystemcharacteristicswereanalysed.Andusingrealparameters,confirmatorysimulationexperimentswerecarriedout.Theresultsrevealthat,loadandtheasymmetricalstructureofdigi
5、talhydrauliccylinderaccountfortheperformancedifferencesbetweenthetwomotiondirections-positiveandnegative.Systemperformanceisdecidedbythestructuralcharacteristicsofinnerfeedbackloop,andthegoodstabilityisshowed.Keywords:digitalhydrauliccylinder;hydraulicspringst
6、iffness;transferfunctionmodel;systemcharacteristics0暋引言要意义。数字液压缸是利用步进电机作为电-机转换1暋工作原理元件,以数字脉冲信号直接控制的机液伺服机构,具有控制简单、定位精度高、抗污能力强等优点。数字液压缸由步进电机、四边滑阀、液压缸和反馈机构组成,是一种具有局部内反馈的复合系但数字液压缸的特殊内部结构使系统特性主要取统,工作原理如图1所示。输入的脉冲信号经过决于固有的结构参数,而无法在线调整。这对数细分电路驱动步进电机带动滑阀阀芯旋转;阀芯字液压缸的结构
7、设计提出了更高的要求。目前,的旋转运动在其端部螺杆螺母副的作用下转化为针对数字液压缸响应的本质特性及结构参数作用直线运动,形成阀口开度;通过改变阀口开度,调的研究还相对较少。节液压油的流向和流量,来控制液压缸的运动方传递函数模型不仅能够表征系统的动态特向和速度;液压缸位移通过滚珠丝杠,经减速机减性,还可以清晰地体现系统的结构组成,便于对系速传动至螺杆螺母副,形成负反馈,使阀芯复位,[1飊2]统响应从物理本质上作出解释。对数字液压阀口关闭,液压缸停止运动。由此实现了以数字缸进行频域建模,能够有效判断系统的稳定性,准脉
8、冲信号对液压缸位移和速度的精确控制。确分析各结构参数在控制系统中的作用以及对系统性能的影响,这对提高数字液压缸的系统特性,2暋数学模型并以不同的性能指标对系统进行优化设计具有重2.1暋步进电机及滑阀(简称数字滑阀)模型收稿日期:2012—09—03记输入脉冲数为N,考虑到脉冲的方向性,基金项目:军队“十二五暠预研基金资助项目(40103050210102)以
