伺服变量泵的开发与变量泵控系统性能研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shidai19860115
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泵控系统相对于阀控系统具有节能环保、性能稳定、系统发热量小、结构紧凑等优点,近年来,受到国内外的广泛关注。泵控系统中的直驱泵控系统需要大功率伺服电机驱动双向定量泵,成本较高,并且我国大功率伺服电机技术相对落后,针对这些问题,本文采用小功率伺服电机驱动变量泵斜盘斜盘调节机构的方式开发出一种新型伺服变量泵,建立了基于伺服变量泵的变量泵控系统,并对系统的性能特征进行系统的仿真分析与实验研究。  本文分析总结了变量泵的发展与存在问题,采用用伺服电机驱动滚珠丝杠来调节柱塞泵斜盘变量机构,从而实现了对变量泵输出排量的精确控制。给出了新型伺服变量泵的主要参数,对其的关键元件进行设计和校验。对新型伺服变量泵流量输出特性与脉动情况进行了分析,表明该伺服变量泵相对于传统的液压或电动控制变量泵,具有结构简单、控制方便、线性度好的优点,为构建伺服变量泵控系统奠定了基础。  采用新开发的伺服变量泵构建了变量泵控系统,分析了变量泵控系统中各模块的工作原理及其性能特点,并对系统中的一些非线性环节进行适当的假设和简化,采用解析法分别对伺服电机模块、联轴器模块、丝杠螺母模块、斜盘模块、泵控缸模块进行了建模,最终获得了变量泵控泵统的数学模型。借助Matlab/Simulink仿真软件,对伺服变量泵及泵控系统特性进行了仿真研究,分析了排量系数、丝杠螺距及其它因素对伺服变量泵及其泵控系统性能的影响规律。  阐述了反馈一前馈迭代学习控制原理及其收敛性,完成反馈一前馈控制器的设计。分别采用PID控制策略和反馈一前馈迭代学习控制策略,对泵控系统的位置伺服性能进行仿真,研究了控制器中各参数对系统的响应速度、控制精度、调整时间超以及调量的影响规律,表明反馈一前馈迭代学习控制可很好的消除时滞效应,提高跟踪精度。  建立了基于PC机和运动控制卡的变量泵控系统实验平台,分别采用PID控制算法、反馈一前馈迭代控制控制算法,对变量泵控系统进行了阶跃响应、方波以及余弦曲线的跟踪控制。实验结果表明反馈一前馈迭代学习控制器可有效的减小或消除时滞和死区因素等对系统的余弦曲线跟踪效果的影响,并提高系统的跟踪精度。
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