伺服液压泵的数学建模与动态研究

论文摘要

在液压系统中面临的主要问题是能量损失较为严重,其原因主要是动力元件与执行元件的功率不匹配和液压油流经各元件的产生的压力损失,该现象在节流调速液压中尤为明显,而本论文所研究的伺服泵能较好的解决上述问题,所以研究伺服泵的响应情况是非常必要的。本文从实际问题出发,以现有的试验设备为基础对伺服泵的工作情况进行了数学模型建立,并利用三维设计软件Pro/E对所研究的液压泵进行实体建模,输入材料属性,计算出所需的参数。最后,利用Matlab/Simulink对逼近的数学模型进行仿真,得出动态响应结果。研究该问题的主要难点在于对其运动过程数学模型的建立,本文主要是根据实际运动状况,从基本方程,流量连续方程,以及力矩平衡方程对其模型进行建立,分别对伺服阀与液压缸之间、液压缸与泵之间建立模型,再通过几何关系将两个传递函数联系起来,形成完整的传递函数。在本文中,还分别对由伺服泵构成的无阀系统和正常的阀控系统的响应情况进行了研究,并在相同的执行件和相同的工作条件下对其响应速度、稳定性进行了比较,整体上了解了泵控系统在控制系统上所占地位。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 液压传动控制系统三个节能发展阶段的分析
• 1.1.1 阀控系统能量研究
• 1.1.2 泵控系统能量研究
• 1.1.3 泵转速控制液压系统
• 1.2 泵控技术的发展现状
• 1.2.1 闭式油路泵控静液压传动系统的发展现状
• 1.2.2 开式油路泵控系统在国外发展现状
• 第2章 伺服泵的模型建立
• 2.1 综合性能试验台设计
• 2.1.1 系统原理设计
• 2.1.2 工作参数设计
• 2.2 变量泵的结构设计
• 2.2.1 Pro/E三维设计软件的简介
• 2.2.2 对伺服变量泵进行三维建模
• 2.3 伺服变量泵数学模型的建立
• 2.3.1 伺服阀与液压缸的动态方程模型
• 2.3.2 液压缸与变量泵的流量方程模型
• 2.3.3 传递函数的简化
• 2.4 其他元件的模型建立
• 2.4.1 电液伺服阀选择
• 2.4.2 位移传感器和流量传感器的传递函数
• 2.4.3 比例放大器的传递函数
• 2.5 各参数的确定以及传递函数
• 2.6 稳定性的判定
• 2.6.1 劳斯判据
• 2.6.2 运用MATLAB/Simulink对系统稳定性和响应分析
• 2.7 用Pro/E与adams虚拟样机仿真软件联合对泵系统仿真研究
• 第3章 系统的控制研究
• 3.1 PID控制简介
• 3.1.1 PID控制原理
• 3.1.2 参数选定方法
• 3.2 本次系统的控制设计
• 第4章 泵控系统与阀控系统的响应分析
• 4.1 泵控系统与阀控系统的设计
• 4.1.1 泵控系统设计
• 4.1.2 阀控系统设计
• 4.2 泵控系统与阀控系统数学模型的建立
• 4.2.1 泵控系统模型建立
• 4.2.2 阀控系统模型建立
• 4.3 泵控系统与阀控系统的参数设计
• 4.3.1 泵控系统传递函数确定
• 4.3.2 阀控系统传递函数确定
• 4.4 利用Matlab对泵控系统和阀控系统仿真
• 4.4.1 泵控系统的仿真
• 4.4.2 阀控系统的仿真
• 4.4.3 泵控系统与阀控系统响应的比较分析
• 4.4.4 对泵控系统进行PID校正
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 工作展望
• 参考文献
• 致谢