液压谐振回路的建模与仿真分析开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

近几十年来,数字液压技术以其功耗低、可控性好、抗污染能力强等特点成为液压领域的新趋势。数字液压技术的目标是通过在几毫秒内打开/关闭阀门来实现简单、可靠和节能的性能。然而,高流量的流动流体具有很大的动能,当阀门在短时间内关闭时,动能转化为很高的压力;同时,通过数字阀门的压力下降会造成开关损耗。在大多数情况下,数字阀由脉宽调制信号驱动,因此开关损耗可能占输入功率的很大一部分,为了大幅度降低开关脉冲、提高系统效率,本文提出了一种零流量开关控制方法,当通过阀门的流量值为零时,数字阀总是关闭,使阀门总是在水波的零流量点上切换。为了获得周期性的零流量点,该方法利用活塞泵的输出压力脉冲,通过液压谐振器将其转换为谐振流量波。本文推导了液压谐振器的压力/流量响应,建立了零流量切换控制方法的液压回路。指出零流量开关控制器是一种消除数字液压系统开关脉冲、降低开关损耗的潜在方法。

国内外对液压系统的整体结构研究已经比较成熟,现在发展主题体现在控制系统的设计方面,控制系统给根据其主控元件可分为三种类型:(1)继电器为主控元件的传统型液压系统(2)采用可编程控制器为主控元件的液压系统(3)应用高级微处理器或工业控制计算器为主控元件的液压系统。本文使用的数字阀属于第三种系统,工控机控制实在计算机控制技术成熟发展的基础上采用的一种高技术含量的控制方法。这种控制方式是以工控机或单片机/单板机作为主控元件,通过外围接口器件如a/d、d/a转换或直接应用是数字阀实现对液压系统的控制,同时利用各种传感器组成闭环回路控制系统,达到精确控制的目的。这种控制方式具有许多优点:具有友好的人机交互性,操作极为简单,控制精度高,同时可利用软件进行系统故障预诊断,并能在线自动修复系统的故障和显示错误。

70年代末至80年代初逐渐完善和普及的计算机控制技术和集成传感技术为电子技术和液压技术的结合奠定了基础。计算机控制在液压控制系统中的应用大大地提高了控制精度和工作可靠性,使得以往难于用模拟控制实现的复杂控制策略的实现成为可能。控制器由以模拟实现为主变,以数字控制和微机控制为主,控制策略变为以近代控制方法、智能控制方法和鲁棒控制方法为主。与经典控制理论相应而发展起来的控制策略以pid控制为代表。可是传统的pid采用线性定常组合方式,难于协调快速性和稳态特性之间的矛盾,在具有参数变化和外干扰的情况下其鲁棒性也不够好。随着对系统性能要求的不断提高、传统的pid控制往往不能满足要求。在这种情况下吸取自适应控制和智能控制的基本思想并利用计算机技术的优势、对传统的pid控制进行改造,形成自适应pid、模糊pid、智能积分pid和非线性pid等,使其适应新的要求。指能控制、自适应控制、变结构控制、鲁棒控制及神经网络控制也在液压伺服控制系统中被应用,以求达到更高的控制精度。于是,近代电液伺服系统由于自身的特点,对控制策略提出了如下要求:(1)在满足稳态精度的前提下,尽量提高系统的动态特性,要求控制器能做到快速无超调地控制被控对象。(2)对于系统参数变化、外负载干扰和交叉祸合及非线性因素引起地不定性,控制系统应呈现较强的鲁棒性。(3)控制策略应具有较强的智能。(4)控制算法简单、实时性强。(5)控制器给出的最大控制量应能使动力机构的极限拖动能力得以充分发挥,从而使电液伺服系统具有较高的效率。

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2. 研究的基本内容与方案

1. 设计一个零流量开关控制系统,参数要求:

供应压力:160bar

供应流量:10l/min

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3. 研究计划与安排

第1周 – 第2周 提交文献翻译和开题报告;

第3周 – 第4周 提交零流量开关控制方法的初步设计方案;

第5周 – 第6周 提交零流量控制系统的设计方案及rlc谐振回路的仿真分析;

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4. 参考文献(12篇以上)

[1] 黄春韶,阮建.2d数字伺服阀设计及实验研究[d],浙江工业大学,2008:9.

[2] 王东,周棣等.数字液压阀的发展与研究[d],武汉科技学院机电学院,2008:3.

[3] 胡竟湘,李建军等.高速开关阀及其发展趋势[j],机电产品开发与创新,2009(3):56-59.

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