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新型双吊点液压启闭机的设计与研究

作　者: 詹磊
导　师: 杨尚平
学　校: 昆明理工大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 液压启闭机速度控制同步控制电液比例技术 PID校正
分类号: TV664.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 35次
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内容摘要

液压启闭机主要用来实现水利工程闸门的启闭,与卷扬式启闭机相比,液压启闭机有着无以伦比的优越性,在水利枢纽、航运船闸、电站、防洪防涝工程上使用量日益剧增。但实际应用情况表明,液压启闭机仍然存在许多困扰其发展、亟待解决的问题。本论文在查阅了大量的国内外相关资料后,分析了液压启闭机总体发展趋势以及目前常用液压启闭机普遍存在的同步控制精度不高、平衡锁紧回路工作不可靠、在线速度调节困难等主要问题及其原因。考虑到控制系统中,电液比例控制原理简单、可靠性高、价格适中、控制精度和响应特性均能满足液压启闭机实际要求,故本论文采用了电液比例方向节流阀为控制主阀；分析比较各种同步控制回路、平衡保压回路和速度控制回路的优缺点,设计出较合理的基于电液比例控制技术的液压启闭机控制系统,并很好地解决了常用液压启闭机存在的主要问题。论文根据阀控非对称缸在有杆腔进油和无杆腔进油两种状态下控制参数及性能不同,分别建立了两种状态下的阀控非对称缸速度控制系统数学模型,并运用控制理论原理对系统的静、动态特性进行了深入的分析,推导出主要技术指标的参数化表达式。最后论文利用了MATLAB软件和Simulink工具对系统的稳定性和动态特性经行了仿真及初步计算。为了进一步提高系统的稳定性和动态性能,本文引入了PID校正,通过对PID校正器参数的试凑法整定,并确定了PID校正器的最优化参数组合。仿真结果表明：处理后的液压速度控制系统具有良好的稳定性和动态特性,满足了预期的设计要求,得出了一些对于工程实际应用具有一定指导意义的结论。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-10
第一章绪论  10-20
  1.1 液压启闭机概况  10-13
    1.1.1 液压启闭机简介  10-11
    1.1.2 液压启闭机的使用现状及其发展趋势  11-12
    1.1.3 液压启闭机存在的主要问题  12-13
  1.2 电液比例技术概述  13-17
    1.2.1 电液比例技术及其发展概况  13-14
    1.2.2 电液比例控制系统组成及其分类  14-16
    1.2.3 电液比例控制系统特点及其应用  16-17
  1.3 论文的研究意义与主要研究内容  17-18
    1.3.1 论文选题的意义  17
    1.3.2 论文的主要研究内容  17-18
  1.4 本章小结  18-20
第二章液压启闭机同步控制问题研究  20-28
  2.1 液压启闭机两液压缸不同步的原因分析  20-21
  2.2 同步控制回路方案的分析  21-26
    2.2.1 开环同步控制回路  21-23
    2.2.2 闭环同步控制回路  23-26
  2.3 同步控制回路的优化与设计  26-27
  2.4 本章小结  27-28
第三章液压启闭机平衡保压问题研究  28-36
  3.1 平衡回路的意义及其主要存在问题  28
  3.2 平衡回路方案简介  28-30
    3.2.1 采用单向节流阀与换向阀组成的平衡回路  29
    3.2.2 采用平衡阀的平衡回路  29-30
    3.2.3 采用单向节流阀与液控单向阀组成的平衡回路  30
  3.3 平衡回路特性分析及设计  30-34
    3.3.1 平衡阀的平衡回路在负载下行工作特性  30-31
    3.3.2 采用单向节流阀与液控单向阀组成的平衡回路工作特性  31-34
  3.4 本章小结  34-36
第四章液压启闭机速度控制问题研究  36-42
  4.1 调速回路的意义及其主要存在问题  36
  4.2 调速回路方案简介  36-39
    4.2.1 比例节流调速回路  36-38
    4.2.2 比例容积调速回路  38
    4.2.3 比例容积-节流调速回路  38-39
    4.2.4 比例方向调速回路  39
  4.3 速度控制回路优化与设计  39
  4.4 本章小结  39-42
第五章液压启闭机系统的设计  42-52
  5.1 液压控制系统的设计要求  42
  5.2 液压控制系统原理图的设计  42-46
    5.2.1 液压控制系统各子回路方案优化选择  42-43
    5.2.2 液压控制系统原理简述  43-46
  5.3 液压元件的计算与选择  46-50
  5.4 本章小结  50-52
第六章液压速度控制系统数学建模研究  52-68
  6.1 电液比例方向节流阀阀数学建模  52-60
    6.1.1 比例放大器数学建模  52-53
    6.1.2 比例电磁铁数学建模  53-55
    6.1.3 先导滑阀数学建模  55-56
    6.1.4 主滑阀数学建模  56-58
    6.1.5 电液比例方向节流阀数学建模  58-60
  6.2 速度控制系统数学建模  60-67
    6.2.1 有杆腔进油速度控制系统数学模型  60-64
    6.2.2 无杆腔进油速度控制系统数学模型  64-67
  6.3 本章小结  67-68
第七章系统稳定性分析及参数设计计算  68-74
  7.1 液压速度控制系统稳定性分析  68-69
    7.1.1 有杆腔进油速度控制系统稳定性分析  68
    7.1.2 无杆腔进油速度控制系统稳定性分析  68-69
  7.2 液压速度控制系统稳态误差分析  69-71
    7.2.1 有杆腔进油速度控制系统稳态误差分析  69-70
    7.2.2 无杆腔进油速度控制系统稳态误差分析  70-71
  7.3 液压速度控制系统参数设计  71-73
    7.3.1 系统参数的计算  71-72
    7.3.2 位移传感器系数的确定  72
    7.3.3 比例阀总放大系数的确定  72-73
  7.4 本章小结  73-74
第八章系统的数字仿真及校正研究  74-84
  8.1 数字仿真概述  74-75
    8.1.1 数字仿真技术简介  74
    8.1.2 仿真环境简介  74-75
  8.2 系统频率特性仿真分析  75-78
    8.2.1 系统开环频率特性分析  75-76
    8.2.2 相位滞后校正环节设计  76-78
    8.2.3 系统瞬态响应特性分析  78
  8.3 系统的PID校正  78-82
    8.3.1 PID调节器控制模型  79-80
    8.3.2 PID参数的整定及数字仿真  80-82
  8.4 本章小结  82-84
第九章总结与展望  84-86
  9.1 研究总结  84
  9.2 研究展望  84-86
致谢  86-88
参考文献  88-92
攻读学位期间发表的学术论文  92

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