基于高速开关阀的PWM液压伺服系统的研究

发布时间：2017-04-05 18:14

  本文关键词：基于高速开关阀的PWM液压伺服系统的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以高速开关阀控制PWM液压伺服系统为研究对象,通过对高速开关阀控制的液压缸系统的详细分析,设计了基于S7-200PLC的控制器,采用PID控制技术,实现系统的实时控制。利用AMESim仿真软件,构造了阀控液压缸位置伺服系统仿真模型,进行仿真分析,并对系统回路展开了实验研究,验证了所提出的控制方法的有效性,取得了良好的效果。 首先,详细分析了数字液压控制技术及高速开关阀的应用和发展,在理论研究PWM(脉宽调制技术)、高速开关阀的工作原理及特性等基础上,设计了阀控PWM液压伺服系统,推导和建立了阀控液压缸系统的数学模型,采用AMESim仿真软件建立了阀控系统的仿真模型,仿真分析了阀控系统的响应特性以及高速电磁开关阀的动、静态特性。 其次,设计并搭建了高速开关阀控制PWM液压伺服系统的实验平台。平台以内含PWM高速脉冲输出模块的S7-200PLC作为核心,通过比较位移传感器反馈信号与输入信号,经过PID控制算法调节,对高速开关阀进行PWM高速开关控制,以便系统实现高精度的位置伺服。同时在基于LabVIEW软件编程下实现过程参数的采集、处理、动态显示和储存。 最后,在搭建的阀控液压缸位置伺服系统实验平台上进行了调试和实验,实验结果与仿真结果基本吻合,验证了仿真模型的正确性及系统设计的合理性。
【关键词】：高速开关阀 PWM 液压伺服 PID AMESim
【学位授予单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 绪论10-15
• 1.1 课题背景10
• 1.2 数字液压控制技术研究概况10-12
• 1.2.1 数字液压控制技术发展10-11
• 1.2.2 开关阀PWM调制原理11-12
• 1.2.3 三种液压阀的比较分析12
• 1.3 高速开关阀的研究概况12-13
• 1.3.1 高速开关阀的国内外研究现状12-13
• 1.3.2 高速开关阀在液压伺服系统中的应用研究简述13
• 1.4 本论文研究的意义及主要内容13-15
• 1.4.1 研究意义13-14
• 1.4.2 论文的主要内容14-15
• 第二章 高速开关阀的性能分析15-28
• 2.1 高速开关阀的分类15-16
• 2.1.1 高速电磁开关阀15
• 2.1.2 压电式高速开关阀15
• 2.1.3 超磁致伸缩式高速开关阀15-16
• 2.2 高速电磁开关阀的结构与工作原理16-18
• 2.3 高速电磁开关阀的静、动态特性分析18-21
• 2.3.1 静态特性18-20
• 2.3.2 动态特性20-21
• 2.4 高速电磁开关阀数学模型的建立21-26
• 2.4.1 AMESim软件简介22
• 2.4.2 基于AMESim建立高速电磁开关阀的数学模型22-26
• 2.5 高速电磁开关阀参数对其特性的影响分析26-27
• 2.5.1 结构参数影响分析26
• 2.5.2 控制参数影响分析26-27
• 2.6 本章小结27-28
• 第三章 高速开关阀控制的PWM液压伺服系统仿真28-44
• 3.1 系统的组成及工作原理28-29
• 3.2 阀控液压伺服系统的控制算法分析29-32
• 3.2.1 PID数字控制器29-31
• 3.2.2 S7-200 PLC回路中的PID指令31
• 3.2.3 实数的归一化31-32
• 3.2.4 S7-200 PLC的PID参数自整定32
• 3.3 基于AMESIM的PWM液压伺服系统建模32-36
• 3.3.1 液压缸数学模型32-34
• 3.3.2 位移传感器反馈环节34-35
• 3.3.3 基于AMESim的高速开关阀控制PWM液压伺服系统仿真模型35-36
• 3.4 基于AMESIM的高速开关阀仿真分析36-41
• 3.4.1 空载流量特性仿真分析36-37
• 3.4.2 流量-压力特性仿真分析37-38
• 3.4.3 开关阀动态特性仿真分析38-39
• 3.4.4 开关阀动态特性影响因素分析39-41
• 3.5 基于AMESIM的PWM液压伺服系统仿真分析41-43
• 3.5.1 两腔初始压力与油源压力之差值对系统响应的影响41-42
• 3.5.2 PWM脉冲频率对系统响应的影响42
• 3.5.3 PWM占空比对系统响应的影响42-43
• 3.5.4 负载质量对系统响应的影响43
• 3.6 本章小结43-44
• 第四章 阀控PWM液压伺服控制系统设计与分析44-56
• 4.1 控制系统方案设计44-45
• 4.2 控制系统硬件组成45-49
• 4.2.1 西门子S7-200 PLC45-47
• 4.2.2 PC计算机47
• 4.2.3 PCI数据采集卡47-48
• 4.2.4 传感器48-49
• 4.3 控制系统的软件设计49-55
• 4.3.1 编程软件和开发环境介绍49-51
• 4.3.2 主程序51
• 4.3.3 PWM脉宽调制驱动程序51-52
• 4.3.4 PID控制算法程序52-54
• 4.3.5 基于LabVIEW的数据采集程序54-55
• 4.4 本章小结55-56
• 第五章 基于高速开关阀的PWM液压伺服系统实验研究56-78
• 5.1 实验目的及内容56
• 5.2 实验方案及实验设备56-59
• 5.2.1 实验系统方案56-57
• 5.2.2 实验装置的组成57-59
• 5.3 主要实验结果及分析59-77
• 5.3.1 高速开关阀实验结果分析59-71
• 5.3.2 高速开关阀控制液压缸系统的实验分析71-77
• 5.4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 6.1 论文总结78-79
• 6.2 研究展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85
• 攻读学位期间发表的学术论文85

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：287483