本文選題：電控變量泵　切入點：高速開關(guān)閥　出處：《浙江大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：變量泵作為液壓系統(tǒng)的重要動力元件,廣泛應用于冶金、礦山、工程機械、船舶、民航地面設備等液壓傳動領(lǐng)域。隨著自動化技術(shù)的發(fā)展,人們對于液壓系統(tǒng)的要求也逐漸提高,電控變量泵系統(tǒng)因其控制精度高,控制方式靈活等特點而成為變量泵系統(tǒng)的必然發(fā)展趨勢。本文研究緊密結(jié)合國內(nèi)外電控變量柱塞泵的發(fā)展趨勢,提出了一種基于ARM嵌入式控制器的電控變量泵系統(tǒng)。電控變量泵系統(tǒng)采用內(nèi)置傳感器進行相關(guān)參數(shù)的測量,使用高速開關(guān)閥作為整個電控變量泵系統(tǒng)的控制閥,通過嵌入式控制器進行程序控制,實現(xiàn)整個變量泵系統(tǒng)的閉環(huán)控制。電控變量泵的研究不僅與我國工業(yè)裝備智能化的要求相一致,也對液壓技術(shù)的發(fā)展起到了推動作用。本論文首先介紹了電控變量泵系統(tǒng)的組成部分,闡述了其工作原理。對于電控變量泵的流量控制、壓力控制和功率控制等控制模式進行了控制原理的分析。完成了電控變量泵的結(jié)構(gòu)方案設計,建立電控變量泵的泵體的三維模型。在AMESim軟件中建立了液壓系統(tǒng)的仿真模型,在LabVIEW軟件中建立了控制器的仿真模型,通過聯(lián)合仿真接口模塊實現(xiàn)了二者的聯(lián)合仿真,驗證了電控變量泵系統(tǒng)方案的可行性。完成了電控變量泵嵌入式控制器硬件系統(tǒng)的設計。選擇ARM芯片作為本課題所設計的嵌入式控制器的核心元件,運用PWM反接卸荷式功率放大電路進行驅(qū)動高速開關(guān)閥,并設計相關(guān)的外圍接口電路,完成整個控制器硬件電路的PCB設計,經(jīng)過加工焊接制作成實際電路板。設計了電控變量泵嵌入式控制器軟件系統(tǒng),該軟件系統(tǒng)包含基于ARM的嵌入式控制器下位機軟件系統(tǒng),基于PC端嵌入式控制器上位機軟件系統(tǒng),基于Android手機端APP軟件系統(tǒng)。通過整個嵌入式控制器的軟硬件系統(tǒng)完成電控變量泵的閉環(huán)控制。設計了電控變量泵的控制特性實驗,實驗結(jié)果表明基于壓力流量雙反饋的電控變量泵系統(tǒng)的控制方式靈活,控制性能良好。本論文主要內(nèi)容如下：第一章介紹了基于壓力流量雙反饋的電控變量泵嵌入式控制系統(tǒng)的研究背景和意義,隨后闡述了國內(nèi)外關(guān)于電控變量泵、電液控制器及高速開關(guān)閥的研究現(xiàn)狀,最后提出了本課題的研究內(nèi)容。第二章闡述了電控變量泵的組成及原理,分析了流量控制、壓力控制和功率控制等不同控制模式的控制原理,通過三維軟件完成了電控變量泵的結(jié)構(gòu)方案設計；在AMESim軟件中建立液壓仿真模型,在LabVIEW軟件中建立控制器仿真模型,并通過仿真接口模塊實現(xiàn)了二者的聯(lián)合仿真,通過仿真結(jié)果驗證方案的可行性。第三章根據(jù)整個系統(tǒng)的控制功能需求,完成嵌入式控制器的總體方案設計。確立了以STM32F103ZET6芯片為主控器,完成了包含主控制器模塊、電源模塊、輸入接口模塊、功率放大模塊、通信模塊等在內(nèi)的各個電路模塊的設計。通過電路原理圖完成PCB設計,經(jīng)過加工焊接制作成實際的嵌入式控制器。第四章設計了電控變量泵嵌入式控制器軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)主要包含：基于ARM的嵌入式控制器下位機軟件系統(tǒng),基于PC端嵌入式控制器上位機軟件系統(tǒng),基于Android手機端APP軟件系統(tǒng)三個方面。闡述了下位機軟件系統(tǒng)各個程序模塊設計,上位機軟件系統(tǒng)程序設計以及上下位機之間的通信交互。開發(fā)基于Android手機端APP軟件系統(tǒng),并借助于WiFi模塊實現(xiàn)與嵌入式控制器下位機軟件系統(tǒng)的實時通信。第五章設計了電控變量泵的實驗方案,通過基于采集卡電控變量泵控制特性實驗驗證了電控變量泵系統(tǒng)的性能,并最終完成了基于ARM控制器電控變量泵控制特性實驗,通過兩者的實驗結(jié)果進行對比,顯示了基于ARM控制系統(tǒng)的電控變量泵的優(yōu)勢以及良好的控制性能,也同時驗證了研究開發(fā)的嵌入式控制器的軟硬件系統(tǒng)的良好性能。第六章對全文進行總結(jié),對于今后的研究工作做出展望。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP273;TH137

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本文編號：1614045