大流量液壓源恒溫恒壓控制及油液彈性模量研究

發(fā)布時(shí)間：2020-10-13 16:57

　　液壓傳動(dòng)與控制系統(tǒng)具有抗負(fù)載的剛度大、執(zhí)行器的功率-重量比大的突出優(yōu)點(diǎn),已廣泛地應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中。隨著對(duì)液壓系統(tǒng)的功率和響應(yīng)時(shí)間的要求不斷提高,如何提高液壓系統(tǒng)的性能一直是一個(gè)學(xué)科研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。液壓控制系統(tǒng)的頻寬主要受液壓動(dòng)力機(jī)構(gòu)的限制,即為液壓固有頻率ω_h和液壓阻尼比ξ_h所限,而系統(tǒng)的穩(wěn)定性也需要用足夠大的ω_h和ξ_h值來(lái)保證。油液的彈性模量決定著液壓固有頻率,油液的粘度直接影響液壓阻尼比。而油液的彈性模量是一個(gè)很難確定的量,油液的粘度隨溫度變化非常明顯,一直是一個(gè)理論分析與計(jì)算的軟參數(shù)。本文以對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器液壓控制系統(tǒng)為選題,著重對(duì)油液彈性模量的在線測(cè)量和大功率液壓系統(tǒng)的油液溫度控制進(jìn)行了研究。油液彈性模量的在線測(cè)量中,定義法是一種最直接最可靠的方法。論文從提高定義法的測(cè)量精度入手,提出了從測(cè)試腔直接提取測(cè)量信息的方法,以克服摩擦力的干擾,針對(duì)油液彈性模量的影響因素多、測(cè)量值變化大不穩(wěn)定的特點(diǎn),系統(tǒng)而全面的分析了測(cè)試腔形變、泄漏、壓縮升溫等的影響并采取措施減少其對(duì)測(cè)量值的干擾,測(cè)量精度達(dá)到3%。利用該測(cè)量裝置首次實(shí)驗(yàn)研究了系統(tǒng)進(jìn)氣前后和系統(tǒng)抽真空前后油液彈性模量變化,間接反映出油液含氣量的變化。針對(duì)油溫控制純滯后、參數(shù)時(shí)變的特點(diǎn),提出了一套油溫控制的方法,利用三通比例水閥分水原理控制通過(guò)回油板式換熱器的冷卻水流量并結(jié)合參數(shù)自整定模糊PID控制算法精確控制油液溫度,仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明系統(tǒng)油溫穩(wěn)定在45±1℃范圍內(nèi)。對(duì)大通徑插裝閻控制供油壓力的穩(wěn)態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行的仿真和實(shí)驗(yàn)研究,得到了參數(shù)變化對(duì)性能指標(biāo)的影響規(guī)律,為提高大流量液壓源供油壓力的性能指標(biāo)提供了參考依據(jù)。論文主要研究?jī)?nèi)容如下: 第一章,介紹了空間交會(huì)對(duì)接及其仿真技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展概況和大型裝備液壓系統(tǒng)集成技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀。闡述了油液彈性模量測(cè)量和油液溫度控制的研究現(xiàn)狀。提出了本課題的研究?jī)?nèi)容以及完成論文所要進(jìn)行的研究工作。第二章,簡(jiǎn)要介紹了對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)及組成。設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)模擬器液壓系統(tǒng),包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)和液壓源兩大部分的組成、原理和主要參數(shù)等。針對(duì)液壓源設(shè)計(jì)中的幾個(gè)關(guān)鍵技術(shù),油溫控制、抽真空除氣、油液彈性模量測(cè)量和供油壓力調(diào)節(jié),給出了解決方案并對(duì)其原理進(jìn)行了闡述。第三章,在建立油液彈性模量的理論模型基礎(chǔ)上,對(duì)影響油液彈性模量的因素進(jìn)行了分析。詳細(xì)分析了油液彈性模量測(cè)量裝置的精度問(wèn)題。對(duì)摻混氣體對(duì)油液彈性模量的影響、混氣油液彈性模量隨壓力的變化以及油溫對(duì)油液彈性模量的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。并對(duì)測(cè)量系統(tǒng)壓力波動(dòng)、測(cè)量壓力以及泄漏量和氣泡溶解度對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)分析。第四章,在建立溫度被控對(duì)象的數(shù)學(xué)模型的基礎(chǔ)上,分析了油液溫度控制的難點(diǎn),提出了基于參數(shù)自整定模糊PID的油液溫度控制策略,并進(jìn)行了參數(shù)自整定模糊PID控制器的設(shè)計(jì)以及油液溫度控制的仿真分析。在對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器液壓源設(shè)備上進(jìn)行了油液溫度控制實(shí)驗(yàn)。仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,采用參數(shù)自整定模糊PID控制算法對(duì)液壓系統(tǒng)油液溫度進(jìn)行控制,油溫穩(wěn)定在45±1℃范圍內(nèi)。第五章,利用AMESim建立了壓力控制插裝閥的仿真模型。通過(guò)分析選擇了幾個(gè)與壓力控制穩(wěn)態(tài)特性相關(guān)的參數(shù)進(jìn)行仿真研究。并對(duì)主閥芯彈簧、主閥前腔容積、導(dǎo)閥彈簧和阻尼對(duì)壓力動(dòng)態(tài)特性的影響進(jìn)行了仿真分析。在對(duì)接機(jī)構(gòu)綜合試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)模擬器液壓源設(shè)備上進(jìn)行了壓力控制實(shí)驗(yàn)。第六章,概括了全文的主要研究工作和成果,并展望了今后需進(jìn)一步研究的工作和方向。
【學(xué)位單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2009
【中圖分類(lèi)】：TH137
【部分圖文】：

示意圖,國(guó)際空間站,航天飛機(jī),交會(huì)對(duì)接

間交會(huì)對(duì)接及其仿真技術(shù)國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展概況對(duì)接(rendezvousallddocking，RvD)技術(shù)是指兩個(gè)航天器(一個(gè)稱(chēng)為個(gè)稱(chēng)為追蹤航天器)于同一時(shí)間在軌道同一位置以相同速度會(huì)合，并整體的技術(shù)ll]。器交會(huì)對(duì)接是載人航天工程的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。幾乎在所有的載人航往返運(yùn)輸、大型航天器的在軌裝配與長(zhǎng)期營(yíng)運(yùn)、航天器在軌服務(wù)、星際航行等)，都要應(yīng)用交會(huì)對(duì)接技術(shù)121。

原理圖,壓縮法,彈性模,油液

號(hào)互相關(guān)原理求得管道中壓力信號(hào)在兩個(gè)壓力傳感器之間的傳遞時(shí)間，再根據(jù)波速、油液彈性模量、油液密度之間的關(guān)系得到各壓力下油液彈性模量B的值。其測(cè)量裝置原理如圖1一14所示.液壓泵為63CY泵，具有流量脈動(dòng)大的特點(diǎn)，能在管道中產(chǎn)生比較明顯的壓力脈動(dòng)信號(hào).加載方式為溢流閥加載，連接泵與閥的管道為厚壁無(wú)縫鋼管，內(nèi)徑17nun，壁厚 4.SInln，可以認(rèn)為是剛性的.沿著管道安裝了兩個(gè)相距Zm的壓力傳感器，用以檢測(cè)管道內(nèi)的壓力信號(hào).試驗(yàn)時(shí)控制油溫在50℃左右，并墓本上保證油箱的供油狀

結(jié)構(gòu)圖,綜合試驗(yàn)臺(tái),對(duì)接機(jī)構(gòu)