2D电液比例换向阀及其数字控制器的研究

发布时间：2017-04-04 21:08

  本文关键词：2D电液比例换向阀及其数字控制器的研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：电液比例阀不仅能实现复杂的控制功能,而且具有抗污染能力较强、成本较低、响应较快等优点,广泛应用于机械、冶金、造船、纺织等领域的电液控制系统中。而比例控制放大器是电液比例控制系统的核心,其性能与可靠性对整个控制系统的性能与稳定性有着很大的影响。 本文提出了一种新型的2D电液比例换向阀——预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀的结构,并分析了其工作原理,研究了其导控级的阶跃响应特性。该阀采用简化全桥式导控桥路,大大简化了整体结构。此外,本文还提出并研制了一种基于单片机STC12C5A60S2的数字式比例控制放大器,采用反接卸荷式的功率放大输出电路,并运用控制程序实现原先由硬件电路实现的部分功能,增加了系统的灵活性,提高了比例控制放大器的稳态和动态性能。 本论文共分为六章,具体研究内容如下： 第一章,介绍了电液比例阀、比例控制放大器的发展历程和国内外研究现状,阐述了本论文的研究意义及主要研究内容。 第二章,分析了预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀的结构和工作原理,并具体剖析该阀所使用的电—机械转换器——比例电磁铁的结构和工作原理。 第三章,建立了预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀导控级的动态数学模型,并利用Matlab仿真软件进行了仿真,研究了该阀导控级的阶跃响应特性；此外,还对阀的电—机械转换器进行了数学建模,对其工作原理进行了更深入的讨论。 第四章,简要介绍了基于STC12C5A60S2的比例控制放大器的系统总体方案；详细阐述了数字式比例控制放大器各个硬件模块的研究开发,完成了包括主控制模块、输入接口模块、功率放大级模块等硬件模块的开发；具体介绍了下位机控制程序主程序及各功能子程序的实现,包括颤振信号产生、电流PID控制、按键输入和液晶显示等子程序的实现。 第五章,搭建了实验平台,对数字式比例控制放大器的输入输出特性及其滞环颤振补偿环节的性能进行了实验研究。实验的结果表明：1、数字式比例控制放大器的输入输出特性较好,基本能够实现对2D电液比例换向阀的控制：2、若选用合适频率与幅值的颤振信号进行滞环颤振补偿,可在很大程度上降低2D电液比例换向阀的流量滞环,改善2D电液比例换向阀的静态特性。 第六章,对本论文的主要研究工作和取得的阶段性成果进行了总结,并对今后研究工作的进一步发展提出建议。
【关键词】：2D电液比例换向阀 简化全桥 数字式比例控制放大器 滞环颤振补偿 电流闭环控制
【学位授予单位】：浙江工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TH137.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第1章 绪论11-21
• 1.1 研究背景及意义11-13
• 1.2 电液比例阀国内外发展概况13-15
• 1.2.1 电液比例压力阀国内外发展概况13-14
• 1.2.2 电液比例流量阀国内外发展概况14-15
• 1.3 比例控制放大器国内外发展概况15-19
• 1.3.1 比例控制放大器发展历程15-18
• 1.3.2 比例控制放大器国内外研究概况18-19
• 1.3.3 比例控制放大器发展趋势19
• 1.4 本论文研究内容19-20
• 1.5 本章小结20-21
• 第2章 简化全桥式2D电液比例换向阀及其电—机械转换器的结构和工作原理21-31
• 2.1 预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀的结构和工作原理21-27
• 2.1.1 预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀的结构21-25
• 2.1.2 预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀的工作原理25-27
• 2.2 电—机械转换器(比例电磁铁)的结构和工作原理27-30
• 2.2.1 比例电磁铁的典型结构、分类与应用27-29
• 2.2.2 单向比例电磁铁的工作原理29-30
• 2.3 本章小结30-31
• 第3章 简化全桥式2D电液比例换向阀导控级及其电—机械转换器的数学建模31-41
• 3.1 预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀导控级的数学模型31-35
• 3.1.1 流量方程31-34
• 3.1.2 流量连续性方程34-35
• 3.1.3 阀芯力平衡方程35
• 3.2 比例电磁铁的动态数学模型35-39
• 3.3 预拉-预扭型简化全桥式2D电液比例换向阀导控级的阶跃响应39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第4章 数字式比例控制放大器软硬件系统设计41-63
• 4.1 数字式比例控制放大器总体方案的研究41-43
• 4.1.1 主控芯片的选择41-42
• 4.1.2 数字式比例控制放大器总体结构设计42-43
• 4.2 数字式比例控制放大器硬件电路设计43-54
• 4.2.1 电源电路43-44
• 4.2.2 主控制器电路44-45
• 4.2.3 模拟量输入接口电路45-46
• 4.2.4 数字量输入接口电路46-47
• 4.2.5 功率放大电路47-49
• 4.2.6 电流检测电路49-50
• 4.2.7 RS-232串口通信电路50-51
• 4.2.8 独立式按键输入电路51-52
• 4.2.9 液晶显示电路52-54
• 4.3 数字式比例控制放大器软件设计54-61
• 4.3.1 主程序设计54-55
• 4.3.2 系统初始化模块设计55
• 4.3.3 按键扫描处理子程序设计55-56
• 4.3.4 A/D采样子程序设计56-58
• 4.3.5 信号处理子程序设计58
• 4.3.6 数字式PID控制子程序设计58-60
• 4.3.7 液晶显示子程序设计60-61
• 4.3.8 串口通信子程序设计61
• 4.4 本章小结61-63
• 第5章 实验研究63-77
• 5.1 数字式比例控制放大器输入输出特性实验63-66
• 5.2 滞环颤振补偿实验66-75
• 5.3 本章小结75-77
• 第6章 结论与展望77-79
• 6.1 结论77-78
• 6.2 展望78-79
• 参考文献79-83
• 致谢83-85
• 攻读学位期间参加的科研项目和成果85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 李红伟;胡涛;徐熙平;李沛松;;基于单片机的伺服电机控制系统的研究[J];长春理工大学学报(自然科学版);2012年01期

2 叶彪;陈晓;吴学杰;;基于C8051F单片机的液压智能PID控制系统设计和研究[J];工业控制计算机;2013年01期

3 ;国外电液比例阀的概况[J];机床与液压;1975年02期

4 罗安,韩波;PWM电液比例放大器的研制[J];机床与液压;1996年03期

5 黄卉,程顺;电液比例技术发展趋势微探[J];机床与液压;2002年01期

6 房建军,房建东,赵于东;比例控制放大器在电液比例技术中的应用与发展[J];机床与液压;1999年02期

7 王淑红;肖旭亮;熊光煜;;直流恒力电磁铁特性[J];机械工程学报;2008年02期

8 严延;李峰飞;吴国军;;基于电荷泵的IR2110全桥驱动电路研究[J];机械与电子;2009年11期

9 房建东,赵于东,房建军;智能数字式电液比例控制放大器[J];机械与电子;1999年01期

10 牛占海,王宏武,刘榛;对电液比例控制系统的综述[J];机械研究与应用;2004年06期

  本文关键词：2D电液比例换向阀及其数字控制器的研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：285905