直驱式电液伺服系统理论分析和实验研究.pdf

国内图书分类号: 国际图书分类号: 工学硕士学位论文直驱式电液伺服系统理论分析与实验研究 硕士研究生: 王福生 导师: 王洪杰副教授 申请学位级别: 工学硕士学科、专业: 流体机械及工程所在单位: 能源科学与工程学院答辩日期: 2006 年6 月授予学位单位: 哈尔滨工业大学 Classified Index : TP273 .2 U . D . C .: A Dissertation for the Master’s Degree in Engineering RESEARCH ON THEORETIC ANALYSIS AND EXPERIMENT OF DIRECT DRIVE ELECTRO-HYDRAULIC SERVO SYSTEM Candidate : Wang Fusheng Supervisor : Prof. Wang Hongjie Academic Degree Applied for : Master of Engineering Specialty : Fluid Machine and Engineering Affiliation School of Energy Science and Engineeing Date of Defence : June, 2006 Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- - I 摘要传统的液压系统具有功率密度比大、精度高、响应快等优点,广泛用于航天、航空、机械等国防及民用行业中。交流调速系统则以可靠性高、性能稳定、控制方便灵活等优点在自动控制领域具有广阔的发展前景。直驱式电液伺服系统使用交流伺服电机代替传统的电液伺服阀,通过改变泵的转速来改变其输出流量,综合了以上二者的优点,具有节能高效、体积小、结构简单、对油液过滤精度要求低且易于实现计算机控制等显著优点,是目前液压控制新的发展方向之一。本文在查阅国内外有关文献的基础上,综述了国内外电液伺服系统发展的概况和直驱式电液伺服系统的研究进展及工作原理。介绍了交流伺服电机的调速原理,建立了交流伺服电机以及直驱式电液伺服系统的数学模型,并通过系统的开环频率特性对系统的稳定性、快速性和精度进行了分析;通过系统对斜坡、阶跃及正弦信号响应的计算机仿真,对系统的性能进行了理论分析。针对系统的特点本文采取了相应的控制策略。首先介绍几种控制算法,然后对 PID 控制和模糊控制进行了重点分析,并设计了一个模糊 PID 控制器,确定了相关参数。在不同的惯性负载下,对系统的阶跃信号、斜坡信号和正弦信号响应进行了仿真研究。完成了直驱式电液伺服系统实验台的设计、搭建和调试工作,设计了系统基于工控机的常规 PID 控制器和模糊 PID 控制器,实现了对直驱式电液伺服系统的有效控制。对系统做了阶跃信号响应实验,以及不同频率、不同惯性负载的正弦信号响应实验。实验结果验证了理论分析的正确性,基本实现了预期目标。可以认为,直驱式电液伺服系统对频率响应在 2Hz 以下的场合是适用的。关键词 交流伺服系统;电液伺服系统;非对称缸;模糊 PID 哈尔滨工业大学工学硕士学位论文- - II Abstract Typical hydraulic servo system has been applied expensively in many fields such as space flight, national defense and many others industry because of its high power, fast response and high accuracy features. With its high reliability and convenient control performanc e, AC servo electromotor develops increasingly and has broad development prospects in the au tomation field. The direct drive electro- hydraulic servo system uses AC timing motor to replace electric-hydraulic servo valve, which is controlled by different pump's flux by changing the revolution speed of pump. The