液压系统动态性能试验测试平台仿真研究

论文摘要

液压系统以功率质量比高等优点在各工程领域得到广泛应用,液压系统性能优劣的判定需要通过动态试验测试进行。研究和开发通用化的液压系统动态性能试验台,在液压系统设计、分析和改进中具有十分重要的价值,将仿真技术引入液压系统试验研究可以减少物理试验中花费的人力、物力和财力,并能在试验前对被试验的系统进行预测及方案优化。本论文结合福建省重大专项“工程机械液压系统动态性能试验测试平台的研发”,以实际搭建的液压系统动态性能试验测试平台为研究对象,采用EASY5软件对系统进行仿真研究,主要开展的研究工作是:1.在对液压系统性能试验台组成、功用深入了解的基础上,分析系统基本液压元件的数学模型,采用解析法推导出系统中重要压力控制元件比例溢流阀的二阶简化传递函数模型,构建了比例溢流阀的仿真模块。2.采用EASY5高级液压库中基本液压单元块建立二通插装阀及其方向控制回路模型,通过简化传递函数模型,运用通用库中元件建立先导比例溢流阀仿真模型。3.完成整个试验系统仿真建模,设计实验验证方式,通过实验结果与仿真结果的对比,进一步调整仿真参数,使仿真结果在各种工况下都与实验结果实现吻合,证明所建模型的正确性。4.通过稳态扫描分析功能,对系统在一定流量下管路直径对系统稳态的影响进行分析,得到管路直径的最佳配制方案,为优化物理试验台提供理论参考。5.针对系统闭环压力控制的控制精度偏低和过渡时间较长的情况,采用PID控制对系统进行改进,改进后系统的控制精度和过渡品质有所提高,调定的PID参数为实际控制优化提供了参考,在此基础上分析了压力输入和流量变化对系统动态特性的具体影响本文成功搭建了液压系统动态性能试验台的仿真模型,并与物理试验系统进行了仿真验证,其研究成果进一步完善将可运用于工程机械液压系统动态性能的仿真及半物理仿真研究,并为指导液压系统性能试验台的改进、优化提供理论基础,这种研究方法对推广到其它工程领域液压系统性能试验的研究具有重要的指导意义!

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 液压系统动态性能试验台意义概述
• 1.2 液压系统仿真概述及发展现状
• 1.2.1 计算机仿真技术及在液压系统中应用
• 1.2.2 液压仿真技术在国外的发展
• 1.2.3 液压仿真技术在国内的发展
• 1.3 课题研究的背景和意义
• 1.4 研究主要内容
• 第二章 液压系统性能试验台组成功用及液压回路分析
• 2.1 性能试验台的基本组成及各部分的功用
• 2.1.1 试验系统油源
• 2.1.2 供油、回油、加载及测量装置
• 2.1.3 试验台架系统
• 2.1.4 试验系统通用附件
• 2.1.5 操纵台
• 2.2 性能试验台的功能
• 2.3 性能试验台控制回路
• 2.3.1 卸荷回路
• 2.3.2 换向回路
• 第三章 性能试验台基本液压元件的数学建模分析
• 3.1 基本液压元件数学模型
• 3.1.1 排量液压元件
• 3.1.2 安全阀
• 3.1.3 液压控制阀
• 3.1.3.1 压力控制阀
• 3.1.3.2 流量控制阀
• 3.1.3.3 方向控制阀
• 3.2 插装阀结构和数学原理
• 3.2.1 二通插装阀工作原理
• 3.2.2 二通插装阀的数学模型
• 3.3 先导式比例溢流阀数学模型
• 3.3.1 先导式比例溢流阀结构和工作原理
• 3.3.2 先导级数学建模分析
• 3.3.3 比例溢流阀主阀数学建模分析
• 3.3.4 比例溢流阀建模分析
• 第四章 基于EASY5 的液压系统性能试验台模型建立
• 4.1 液压系统常用建模方法
• 4.2 EASY5 仿真软件及其在液压方面的应用
• 4.3 基于EASY5 的仿真模型的建立
• 4.3.1 元件的模型建立
• 4.3.1.1 插装阀模型的建立
• 4.3.1.2 比例溢流阀模型建立
• 4.3.2 系统仿真模型的建立
• 第五章 系统实验与仿真分析
• 5.1 液压系统测试平台的实验研究
• 5.1.1 实验目的和实验条件
• 5.1.2 空载压力损失试验
• 5.1.3 开环加载特性实验
• 5.1.4 闭环加载压力控制实验
• 5.2 模型参数的设置
• 5.3 系统仿真分析
• 5.3.1 空载时的仿真分析
• 5.3.2 系统开环时的仿真分析
• 5.3.3 系统闭环控制的优化
• 5.4 影响仿真精度的因素分析
• 第六章 工作总结与展望
• 6.1 研究总结
• 6.2 工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 在学期间发表的学术论文