间隙非线性对电液位置伺服系统的影响及其补偿方法研究

发布时间：2017-04-29 21:16

  本文关键词：间隙非线性对电液位置伺服系统的影响及其补偿方法研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：间隙是一种典型的多值非线性特性,其在伺服控制系统中往往导致系统中的能量积累,从而引起系统不稳定或极限环振荡。在电液位置伺服控制系统的研制过程中,发现在液压缸活塞杆耳环与负载之间球铰连接处存在着间隙,该间隙会造成系统单位阶跃响应的稳态误差增大、超调量增加、振荡加剧,甚至在间隙值较大时诱发系统极限环振荡等问题,严重时使得控制系统工作失效。 针对以上问题,在分析了系统主动部分越过间隙过程中从动部分运动特征的基础上,结合系统从动部分阻尼较大的特性,建立了系统含有迟滞间隙特性的电液位置伺服控制系统数学模型。借助Matlab和AMEsim软件对无间隙及间隙大小分别为0.1mm、0.2mm、0.4mm、0.8mm和lmm的电液位置伺服控制系统进行了仿真,分析了系统在含间隙时的频响特性,及其在不同间隙大小时的位置响应特性、速度响应特性和力响应特性；并在分析了现有几种间隙补偿和控制方法的基础上,针对液压缸活塞上耳环与负载轴间球铰连接处的间隙,提出了在负载端增设补偿液压缸,与位置系统液压缸形成双缸联动的驱动结构,在负载往返运动过程中,补偿缸对负载施加与位置系统液压缸方向相反的力,使负载始终与位置系统液压缸紧压在间隙的一侧,以达到完全补偿系统中间隙的方法。利用AMESim软件进行的建模和仿真分析表明,此方法从结构上完全补偿了系统中的间隙。 最后,对一个球铰轴套与负载轴间最大间隙为1mm的实际电液位置伺服控制系统进行了实验研究,根据实际系统中具体的参数指标,选取了实验系统中所需要的液压元件和传感器等部件,设计了实验系统中的测控部分,运用NI LabVIEW软件与CompactRIO下位机结合对电液位置伺服系统进行控制。研究结果表明：随着球铰轴套与负载轴连接处间隙值的增大,系统单位阶跃响应振荡加剧,稳态误差增大、超调量增加、,甚至在间隙值达到lmm左右时,出现极限环振荡现象。
【关键词】：电液位置伺服系统 间隙非线性 极限环振荡 间隙补偿
【学位授予单位】：兰州理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH137
【目录】：

• 摘要7-8
• Abstract8-10
• 第1章 绪论10-20
• 1.1 课题来源10
• 1.2 课题研究背景及意义10-11
• 1.3 国内外研究现状11-18
• 1.3.1 间隙非线性的国内外研究现状11-12
• 1.3.2 间隙补偿策略国内外研究现状12-16
• 1.3.3 含间隙控制系统的实验研究16-18
• 1.4 论文的主要内容18-20
• 第2章 含间隙非线性的电液位置伺服系统模型20-30
• 2.1 电液位置伺服系统结构20
• 2.2 不含间隙的电液位置伺服系统模型20-23
• 2.2.1 阀的流量方程21
• 2.2.2 液压缸的流量连续性方程21-22
• 2.2.3 液压缸和负载的力平衡方程22
• 2.2.4 位置传感器的数学模型22
• 2.2.5 伺服放大器的数学模型22-23
• 2.3 间隙非线性模型23-27
• 2.3.1 间隙的“死区”模型23-24
• 2.3.2 间隙的“振-冲”模型24-26
• 2.3.3 间隙的“迟滞”模型26-27
• 2.4 含间隙非线性的电液位置伺服系统27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 间隙非线性对电液位置伺服系统的影响30-38
• 3.1 负载轴与执行机构连接处间隙变化分析30-31
• 3.2 间隙大小对系统位置控制品质的影响31-34
• 3.2.1 系统频率响应分析31-32
• 3.2.2 阶跃响应分析32-34
• 3.3 间隙对电液位置伺服系统负载速度的影响分析34-35
• 3.4 间隙对电液位置伺服系统负载力的影响分析35-37
• 3.5 本章小结37-38
• 第4章 电液位置伺服系统中间隙非线性补偿方法研究38-47
• 4.1 电液位置伺服系统中间隙的补偿分析38-39
• 4.2 基于双阀控制双液压缸的间隙补偿法39-41
• 4.2.1 补偿原理39-40
• 4.2.2 仿真分析40-41
• 4.3 基于单阀控制双液压缸的间隙补偿法41-44
• 4.3.1 补偿原理41-43
• 4.3.2 仿真分析43-44
• 4.4 改进的单阀控制双液压缸间隙补偿结构44-46
• 4.4.1 补偿原理44
• 4.4.2 仿真分析44-46
• 4.5 本章小结46-47
• 第5章 含间隙电液位置伺服系统实验台设计47-58
• 5.1 电液位置伺服系统设计47-52
• 5.1.1 系统供油压力的选择47-48
• 5.1.2 液压缸的选择48-49
• 5.1.3 伺服阀的选择49-50
• 5.1.4 位移传感器的选择50-51
• 5.1.5 反馈编码器的选择51
• 5.1.6 数据采集系统设计51-52
• 5.2 间隙设计52-54
• 5.3 实验结果分析54-57
• 5.4 本章小结57-58
• 全文总结与展望58-60
• 1 全文总结58
• 2 展望58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64-66
• 附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录66-67
• 附录B 科研实践67

【共引文献】

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本文编号：335648