發(fā)布時(shí)間：2020-07-26 10:29

【摘要】：隨著重載機(jī)器人和大功率高端裝備制造的高速發(fā)展及其日漸彰顯的戰(zhàn)略地位,對(duì)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的控制性能和系統(tǒng)能效均提出了更高的要求。當(dāng)前執(zhí)行裝置的驅(qū)動(dòng)方式主要有氣動(dòng)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)等。氣動(dòng)方式雖然節(jié)能環(huán)保,但工作壓力等級(jí)較低、穩(wěn)定性較差,較少應(yīng)用于大功率機(jī)械裝備。電機(jī)驅(qū)動(dòng)在機(jī)械執(zhí)行裝置的效率和運(yùn)動(dòng)控制的精度等方面取得了明顯優(yōu)勢,但受到導(dǎo)磁材料的磁飽和性能影響,電機(jī)精密驅(qū)動(dòng)的功率輸出能力相對(duì)有限。液壓驅(qū)動(dòng)由于具有輸出力/力矩大、功率密度高和過載能力強(qiáng)等優(yōu)勢,在工程機(jī)械、航空航天、裝備制造等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用,但存在能耗高、控制不夠精細(xì)的不足。目前對(duì)驅(qū)動(dòng)技術(shù)的研究主要是研究液壓系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)以提高系統(tǒng)能效,研究液壓系統(tǒng)控制策略以改善控制性能,但由于其自身特性的限制難以同時(shí)兼顧高能效和高性能。論文以同時(shí)保證高功率密度、高精度和高能效為目標(biāo),提出了一種將電機(jī)驅(qū)動(dòng)和液壓驅(qū)動(dòng)相結(jié)合的電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案,該系統(tǒng)綜合利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)高控制性能和液壓驅(qū)動(dòng)高功率密度的優(yōu)勢,通過對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩進(jìn)行主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)高精度運(yùn)動(dòng),通過對(duì)液壓系統(tǒng)的壓力、流量進(jìn)行被動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)高功率密度和快速響應(yīng)。論文分析了系統(tǒng)主要組成單元并對(duì)其中的關(guān)鍵元件進(jìn)行參數(shù)匹配;分別構(gòu)建了閥控缸系統(tǒng)、泵控缸系統(tǒng)以及電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型,分析了三種系統(tǒng)開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)的控制性能;為了使系統(tǒng)適應(yīng)不同負(fù)載,提出了一種基于負(fù)載識(shí)別的電液能量分配策略,并對(duì)控制策略中的臨界負(fù)載進(jìn)行設(shè)計(jì);通過建立電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸AMESim系統(tǒng)仿真模型,研究開/閉環(huán)控制方法對(duì)系統(tǒng)控制性能的影響并驗(yàn)證了電液能量分配策略的合理性。根據(jù)系統(tǒng)工作原理和元件參數(shù)設(shè)置搭建了電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)試驗(yàn)平臺(tái),為了與傳統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比,搭建了閥/泵控缸系統(tǒng)對(duì)比試驗(yàn)平臺(tái),兩套試驗(yàn)平臺(tái)共用一套計(jì)算機(jī)輔助測試系統(tǒng)�；�于所搭建的試驗(yàn)平臺(tái)和AMESim系統(tǒng)仿真模型,對(duì)電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)的控制特性和節(jié)能性進(jìn)行了仿真和試驗(yàn)研究。研究結(jié)果表明:電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)具有較好的功率放大特性;對(duì)于速度控制,電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)的階躍輸入速度響應(yīng)快速性、方波輸入速度突變快速性以及正弦輸入速度跟隨性都優(yōu)于閥/泵控缸系統(tǒng);對(duì)于位置控制,電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)的斜坡輸入定位精度、正弦輸入位置跟隨性都優(yōu)于閥/泵控缸系統(tǒng);電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)的效率隨負(fù)載增大而增大,相同負(fù)載下大于閥/泵控缸系統(tǒng)的效率;論文所提出的電液復(fù)合驅(qū)動(dòng)缸系統(tǒng)在驅(qū)動(dòng)功率、控制特性以及節(jié)能性方面都具有較好的表現(xiàn)。
【學(xué)位授予單位】：華僑大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH137;TP273
【圖文】：

姚斌教授和徐兵教授設(shè)

進(jìn)出油口獨(dú)立控制的泵控差動(dòng)缸系統(tǒng)原理圖

幾種泵控差動(dòng)缸系統(tǒng)原理圖

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2770645