變轉(zhuǎn)速變排量閉式泵控系統(tǒng)特性與位置伺服控制技術(shù)研究.pdf

1、閉式泵控系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、可靠性高、節(jié)能性好、調(diào)速范圍寬等一系列優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)，在液壓傳動(dòng)領(lǐng)域受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。本文針對(duì)目前廣泛研究的直驅(qū)泵控系統(tǒng)存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度慢、低速特性差的缺陷，采用變排量與變轉(zhuǎn)速相結(jié)合方式構(gòu)建了一種雙變量閉式泵控系統(tǒng)，對(duì)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)原理、動(dòng)態(tài)特性以及位置伺服控制技術(shù)等展開(kāi)了較為深入的系統(tǒng)仿真與實(shí)驗(yàn)研究。
　　分析總結(jié)了閉式泵控系統(tǒng)的工作原理、組成及特點(diǎn)，給出了雙變量閉式泵控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。針對(duì)液控伺服變量

2、泵存在變量機(jī)構(gòu)復(fù)雜、排量控制特性差、故障率高等問(wèn)題，提出采用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠來(lái)對(duì)變量泵變量機(jī)構(gòu)進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)排量精確伺服控制。給出變量泵主要技術(shù)參數(shù)和斜盤(pán)驅(qū)動(dòng)力矩的計(jì)算方法，完成了變量泵開(kāi)發(fā)與設(shè)計(jì)。
　　分析了系統(tǒng)中各組成模塊的性能特點(diǎn)，對(duì)其中非線(xiàn)性環(huán)節(jié)運(yùn)用死區(qū)、時(shí)滯和飽和等進(jìn)行了簡(jiǎn)化處理，運(yùn)用解析法建立了各子模塊以及雙變量閉式泵控電液伺服系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，表明該系統(tǒng)屬于典型相乘非線(xiàn)性系統(tǒng)。借助于MATLAB/Simulink

3、仿真平臺(tái)，對(duì)雙變量泵控電液伺服系統(tǒng)的階躍響應(yīng)特性進(jìn)行了仿真分析，獲得系統(tǒng)參數(shù)對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響規(guī)律，為雙變量閉式泵控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。
　　采用PID控制與控制量比例分配的思路建立了雙變量泵控系統(tǒng)位置閉環(huán)控制仿真模型，對(duì)系統(tǒng)階躍響應(yīng)以及不同頻率的余弦與方波信號(hào)跟蹤特性進(jìn)行了仿真研究，獲得了PID控制器參數(shù)與分配系數(shù)對(duì)系統(tǒng)響應(yīng)速度、控制精度以及超調(diào)量與調(diào)整時(shí)間的影響規(guī)律。結(jié)果表明普通PID控制難以滿(mǎn)足復(fù)雜非線(xiàn)性雙變量泵控電

4、液伺服系統(tǒng)控制要求。
　　系統(tǒng)闡述了迭代學(xué)習(xí)控制原理、收斂性與具體實(shí)施步驟，根據(jù)雙變量泵控系統(tǒng)的特點(diǎn)，將迭代學(xué)習(xí)控制和普通PID控制相結(jié)合建立了開(kāi)閉環(huán)PID迭代學(xué)習(xí)控制算法，完成了開(kāi)閉環(huán)PID迭代學(xué)習(xí)控制器的設(shè)計(jì)。對(duì)雙變量泵控電液位置伺服系統(tǒng)在開(kāi)閉環(huán)PID迭代學(xué)習(xí)控制下的余弦曲線(xiàn)跟蹤特性進(jìn)行了仿真研究，結(jié)果表明開(kāi)閉環(huán)PID迭代學(xué)習(xí)控制收斂速度快、控制精度高，而且能有效消除死區(qū)、時(shí)滯等非線(xiàn)性因素的影響。
　　在CQYZ-D電液

5、伺服控制實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，基于Labview和WPLSoft軟件平臺(tái)開(kāi)發(fā)了集數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)保存、串口通信以及控制信號(hào)發(fā)送為一體的泵控電液伺服控制實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了位置閉環(huán)PID控制器和開(kāi)閉環(huán)PID迭代學(xué)習(xí)控制器的開(kāi)發(fā)，并對(duì)其位置伺服控制性能進(jìn)行了系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究。結(jié)果表明不同PID控制器參數(shù)下系統(tǒng)的響應(yīng)速度、控制精度和穩(wěn)態(tài)誤差有所不同，相對(duì)于傳統(tǒng)PID控制，開(kāi)閉環(huán)PID迭代學(xué)習(xí)控制能有效消除死區(qū)、時(shí)滯等非線(xiàn)性因素對(duì)系統(tǒng)正弦曲線(xiàn)跟