本文關(guān)鍵詞：基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】： 電液變轉(zhuǎn)速控制技術(shù)通過改變泵的轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)對系統(tǒng)的控制，由于它從動力源頭實現(xiàn)控制，從而具有很高的節(jié)能潛力，但在實際應(yīng)用中存在低速性能差、系統(tǒng)響應(yīng)慢等問題，限制了其應(yīng)用范圍。 本論文提出了基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)——在系統(tǒng)中設(shè)置能量調(diào)節(jié)器，結(jié)合電液節(jié)流控制技術(shù)，以統(tǒng)一的控制器按照能量調(diào)節(jié)的思想根據(jù)負載實際的能量需求對系統(tǒng)中各個環(huán)節(jié)進行控制。在能量調(diào)節(jié)的思想下，能量調(diào)節(jié)器在系統(tǒng)減速及低速運行時儲存能量，減小能量的損失；在系統(tǒng)加速時釋放能量，克服由于電機與泵慣量大，在加速時無法提供足夠的流量的缺點，從而提高系統(tǒng)加速時的響應(yīng)速度并提升系統(tǒng)效率。 論文研究了系統(tǒng)的運行機理、控制策略及設(shè)計原則，仿真與實驗結(jié)果表明：本系統(tǒng)具有接近于傳統(tǒng)的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的效率而更高于電液比例控制的節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)速度與良好的低速控制性能。 第1章以大量的國內(nèi)外文獻調(diào)研為基礎(chǔ)，全面論述了節(jié)流調(diào)速和容積調(diào)速兩種調(diào)速技術(shù)的控制特性和優(yōu)缺點以及電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)的發(fā)展歷程，重點介紹了電液變轉(zhuǎn)速控制技術(shù)相比于傳統(tǒng)液壓調(diào)速技術(shù)的優(yōu)勢及不足，為了解決電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)的缺陷，提出了本課題所研究的基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制技術(shù)，同時介紹了本課題將要用到的蓄能器在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用和自動控制理論的發(fā)展概況。最后，提出了本課題的方案背景、研究意義和研究的主要內(nèi)容。 第2章從理論上分析了電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)的缺點及產(chǎn)生原因，在分析電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制技術(shù)，通過對比和分析，選擇了蓄能器儲能方式的能量調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)，并以液壓缸位置控制系統(tǒng)為例進行了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，給出了基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速液壓缸控制系統(tǒng)的工作過程。 第3章分析了蓄能器的工作特性并建立了能量調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型，對數(shù)學(xué)模型進行線性化得到了系統(tǒng)的傳遞函數(shù)，據(jù)此分析了蓄能器容量及預(yù)充壓力對能量調(diào)節(jié)器工作特性的影響。以非線性數(shù)學(xué)模型對能量調(diào)節(jié)器進行了數(shù)值仿真，驗證了能量調(diào)節(jié)器的能量調(diào)節(jié)效果，并得到了影響其控制性能的關(guān)鍵參數(shù)。 第4章對基于能量調(diào)節(jié)原理的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的主系統(tǒng)進行了數(shù)學(xué)建模，得到了主系統(tǒng)的非線性微分方程，結(jié)合能量調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型，建立了整個系統(tǒng)的仿真模塊圖。根據(jù)仿真模塊圖通過固定某個參數(shù)的方式進行了節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)和節(jié)流一變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的仿真，仿真結(jié)果驗證了第1、2章分析的兩種調(diào)速技術(shù)的響應(yīng)和功耗特性的正確性。對系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型進行了線性化分析，得到了系統(tǒng)能控、能觀特性，并通過描繪根軌跡的方式得到了關(guān)鍵參數(shù)對系統(tǒng)動態(tài)性能的影響。 第5章提出了系統(tǒng)的總體控制方案和面向能量調(diào)節(jié)的控制策略，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了系統(tǒng)的總控制器。為了驗證本系統(tǒng)的控制性能，與其他3種典型液壓系統(tǒng)進行了一系列仿真對比，仿真結(jié)果驗證了本系統(tǒng)在動態(tài)特性和能耗特性上的優(yōu)越性。通過理論計算和仿真得到了蓄能器的選型原則，并得到了變頻器—電動機加減速參數(shù)對系統(tǒng)的影響。 第6章設(shè)計了基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)試驗臺，，詳細介紹了試驗臺的液壓回路、電氣系統(tǒng)和控制軟件。得到了系統(tǒng)的方波輸入響應(yīng)和正弦伯德圖，通過實驗曲線對系統(tǒng)進行了深入分析，并在同一試驗臺上進行了節(jié)流調(diào)速和節(jié)流—變轉(zhuǎn)速復(fù)合控制實驗，進行了性能對比，實驗結(jié)果驗證了課題設(shè)計思路的正確性。 第7章對基于能量調(diào)節(jié)電液變轉(zhuǎn)速控制技術(shù)在速度系統(tǒng)控制中的應(yīng)用進行了研究，分析了速度控制系統(tǒng)與位置控制系統(tǒng)的不同，提出了速度控制系統(tǒng)的控制策略，對系統(tǒng)進行了仿真分析和實驗驗證，結(jié)果表明，基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制技術(shù)在速度控制方面也具有節(jié)能及快速性的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：電液變轉(zhuǎn)速 能量調(diào)節(jié) 數(shù)學(xué)模型 快速性 節(jié)能 智能控制 蓄能器 效率
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2007
【分類號】：TM921.51
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 目錄10-13
• 第1章 緒論13-41
• 1.1 傳統(tǒng)液壓調(diào)速技術(shù)簡介13-16
• 1.1.1 節(jié)流調(diào)速13-14
• 1.1.2 容積調(diào)速14-16
• 1.2 電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)概述16-31
• 1.2.1 交流電機調(diào)速技術(shù)發(fā)展簡介16-20
• 1.2.2 電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)發(fā)展的背景20-21
• 1.2.3 電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)的發(fā)展歷史21-29
• 1.2.4 電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)的特點29
• 1.2.5 電液變轉(zhuǎn)速技術(shù)的局限29-31
• 1.3 蓄能器在液壓系統(tǒng)中的應(yīng)用概述31-33
• 1.4 自動控制理論的發(fā)展33-37
• 1.4.1 模糊控制35
• 1.4.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制35-36
• 1.4.3 遺傳算法36-37
• 1.5 本課題研究概述37-39
• 1.5.1 課題的意義37-38
• 1.5.2 課題的研究目標(biāo)38-39
• 1.5.3 課題研究的主要內(nèi)容39
• 1.6 本章小結(jié)39-41
• 第2章 基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的原理及設(shè)計41-49
• 2.1 電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)的局限性分析41-44
• 2.2 基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)設(shè)計思想44
• 2.3 能量調(diào)節(jié)器的設(shè)計44-46
• 2.4 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與工作過程46-47
• 2.5 本章小結(jié)47-49
• 第3章 能量調(diào)節(jié)器的建模與分析49-69
• 3.1 蓄能器的工作特性研究49-50
• 3.2 能量調(diào)節(jié)器的數(shù)學(xué)模型50-54
• 3.2.1 蓄能器的絕熱模型51
• 3.2.2 比例節(jié)流閥的數(shù)學(xué)模型51-53
• 3.2.3 溢流閥的數(shù)學(xué)模型53-54
• 3.2.4 容腔及管路的流量連續(xù)性方程54
• 3.2.5 能量調(diào)節(jié)器總數(shù)學(xué)模型54
• 3.3 能量調(diào)節(jié)器的靜態(tài)性能分析54-56
• 3.4 能量調(diào)節(jié)器的動態(tài)性能分析56-59
• 3.5 能量調(diào)節(jié)器的仿真分析59-67
• 3.6 本章小結(jié)67-69
• 第4章 主系統(tǒng)的建模與仿真分析69-91
• 4.1 主系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型建立69-79
• 4.1.1 變頻器—電動機模型70
• 4.1.2 電動機—泵模型70-71
• 4.1.3 溢流閥方程71-72
• 4.1.4 液壓缸V_1腔流量連續(xù)方程72
• 4.1.5 電液比例方向閥的數(shù)學(xué)模型72-75
• 4.1.6 液壓缸V_2腔流量連續(xù)方程75-76
• 4.1.7 液壓缸V_3腔流量連續(xù)方程76-77
• 4.1.8 液壓缸的力平衡方程77
• 4.1.9 系統(tǒng)仿真模塊圖的建立77-79
• 4.2 主系統(tǒng)的仿真分析79-85
• 4.2.1 節(jié)流調(diào)速系統(tǒng)仿真79-83
• 4.2.2 節(jié)流—變轉(zhuǎn)速復(fù)合控制系統(tǒng)仿真83-85
• 4.3 系統(tǒng)模型的線性化及控制性能分析85-89
• 4.4 本章小結(jié)89-91
• 第5章 面向能量調(diào)節(jié)的控制策略研究91-125
• 5.1 總體控制方案91-92
• 5.2 面向能量調(diào)節(jié)的控制策略92-94
• 5.3 能量分析單元的設(shè)計94-100
• 5.3.1 能量分析單元的功能原理94-95
• 5.3.2 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用95-100
• 5.4 系統(tǒng)控制器的設(shè)計100-103
• 5.5 系統(tǒng)的控制性能仿真103-115
• 5.5.1 階躍響應(yīng)仿真104-105
• 5.5.2 方波信號響應(yīng)仿真105-109
• 5.5.3 正弦信號響應(yīng)仿真109-112
• 5.5.4 系統(tǒng)帶負載能力仿真112-115
• 5.6 蓄能器選型對系統(tǒng)的影響115-121
• 5.6.1 蓄能器的選型原則115-117
• 5.6.2 蓄能器容量的影響仿真117-119
• 5.6.3 蓄能器預(yù)充壓力的影響仿真119-121
• 5.7 變頻器—電動機參數(shù)變化對系統(tǒng)的影響121-123
• 5.8 本章小結(jié)123-125
• 第6章 系統(tǒng)的實驗研究125-145
• 6.1 試驗臺的設(shè)計125-135
• 6.1.1 液壓回路的設(shè)計125-128
• 6.1.2 電氣系統(tǒng)的設(shè)計128-131
• 6.1.3 系統(tǒng)軟件設(shè)計131-135
• 6.2 實驗研究135-144
• 6.2.1 方波實驗135-139
• 6.2.2 正弦掃頻實驗139-142
• 6.2.3 變頻器加減速參數(shù)對系統(tǒng)的影響142-144
• 6.3 本章小結(jié)144-145
• 第7章 速度控制系統(tǒng)研究145-153
• 7.1 系統(tǒng)的控制策略145-147
• 7.2 系統(tǒng)的仿真分析147-149
• 7.3 系統(tǒng)的實驗研究149-151
• 7.4 本章小結(jié)151-153
• 第8章 總結(jié)與展望153-157
• 8.1 論文總結(jié)153-154
• 8.2 工作展望154-157
• 參考文獻157-167
• 附錄1 論文數(shù)學(xué)符號說明167-171
• 附錄2 攻讀博士學(xué)位期間獲得的成果及榮譽171-173
• 致謝173-174

【引證文獻】

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前2條

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2 朱劉英;基于AMESim變轉(zhuǎn)速泵控馬達系統(tǒng)調(diào)速特性分析[D];安徽理工大學(xué);2010年

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5 樂南更;變轉(zhuǎn)速泵控馬達調(diào)速系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究[D];安徽理工大學(xué);2012年

6 韓長儀;液壓系統(tǒng)節(jié)能方法基礎(chǔ)研究[D];東北大學(xué);2010年

7 尹千才;長螺旋鉆機大功率液壓動力頭研究[D];中南林業(yè)科技大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于能量調(diào)節(jié)的電液變轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：394782