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基于电液比例控制的机电装备数字化加载实验系统研究

作　者: 郑德帅
导　师: 谷立臣
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 机械电子工程
关键词: AMEsim仿真比例溢流阀电液比例加载实际工况模拟
分类号: TP271.31
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在现代实验系统设计中，加载装置如何模拟复杂机电设备一个工作循环内载荷谱的变化过程是研究热点，西安建筑科技大学机械电子技术研究所在满足科研需要的基础上，针对研究生理论联系实际能力不足的实际问题，研发了基于电液比例控制的机电装备数字化加载实验装置。本文详细论述了利用电液比例阀优良的控制性和经济性实现对机电设备实际工况进行模拟的设计、研制和实验过程。实验结果表明：本实验装置可以实现机电设备工况载荷的数字化设计并能准确模拟实际工况负载的变化过程，且具有结构简单、程序设计灵活，运行可靠的特点。本文主要研究工作如下：（1）根据液压系统实验台的组成及工作原理，设计五种不同加载系统实验方案，各个方案分别用AMESim中的普通模块和温度模块建模（其中比例溢流阀为HCD库详细建模），通过对几种典型实际工况负载进行仿真分析，初步验证制定的各实验方案的可行性，为后续工作做指导；（2）对比例溢流阀加载原理以及对五种实验方案的原理具体阐述和分析，从理论上说明研制机电装备数字化加载实验系统的可行性；（3）研制以工控机为核心的控制平台，利用Labview软件对五种加载实验方案及实际工况负载模拟进行编程，通过具体实验验证实验方案的准确性和稳定性；（4）将所实现的实际工况负载分为两类：压力型负载和流量型负载，并分别对不同条件下实际工况负载的实验结果进行了分析和总结。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-11
1 绪论  11-15
  1.1 课题研究背景和意义  11-13
    1.1.1 课题研究背景  11-12
    1.1.2 课题所研究内容的现状  12-13
  1.2 本课题的研究意义  13
  1.3 论文研究的主要内容及创新点  13-15
    1.3.1 论文研究的主要内容  13-14
    1.3.2 论文的创新性  14-15
2 液压动力系统简介及AMEsim仿真分析  15-33
  引言  15
  2.1 液压动力系统实验台  15-19
    2.1.1 液压动力系统实验台简介  15
    2.1.2 液压动力实验台的工作原理  15-19
  2.2 比例溢流阀介绍  19
    2.2.1. 比例溢流阀结构  19
    2.2.2. 比例溢流阀的应用  19
  2.3 液压动力系统及比例溢流阀的AMEsim仿真  19-25
    2.3.1 AMEsim仿真软件简介  19-20
    2.3.2 比例溢流阀AMEsim的 HC D 库建模  20
    2.3.3 液压动力系统的 AMEsim建模  20-24
    2.3.4 AMEsim运行仿真及仿真结果分析  24-25
  2.4 液压动力系统及比例溢流阀的AMEsim温升库元件仿真  25-31
    2.4.1 比例溢流阀AMEsim的HCD温升库建模  25-26
    2.4.2 液压动力系统的AMEsim温升库元件建模  26-29
    2.4.3 AMEsim运行仿真及仿真结果分析  29-31
  2.5 本章小结  31-33
3 机电装备数字化加载原理及不同实验方案设计  33-41
  引言  33
  3.1 比例溢流阀加载原理  33-34
    3.1.1 比例溢流阀开环控制加载原理  33-34
    3.1.2 比例溢流阀压力闭环控制加载原理  34
    3.1.3 比例溢流阀流量闭环控制加载原理  34
  3.2 电液信号反馈控制算法  34-36
    3.2.1 PID控制算法  34-35
    3.2.2 PID 参数的调节  35
    3.2.3 PID 控制器的分类  35-36
  3.3 实验方案设计  36-40
    3.3.1 LK—YK实验方案  36-37
    3.3.2 LB—YB实验方案  37
    3.3.3 YB—LK实验方案  37-38
    3.3.4 YK—LB实验方案  38-39
    3.3.5 YB—LB实验方案  39-40
  3.4 本章小结  40-41
4 液压测控系统的硬件设计  41-57
  引言  41
  4.1 液压测控系统硬件概述  41-42
  4.2 研华工控机控制平台  42-44
    4.2.1 研华工控机控制平台简介  42-43
    4.2.2 研华PCI-1711多功能数据采集卡  43
    4.2.3 研华PCLD-8710接线端子板  43-44
  4.3 电机三相电流、电压测量系统  44-45
    4.3.1 电机三相电参量测量系统原理  44-45
    4.3.2 电参量信号转换  45
  4.4 24 V 直流配电箱  45
  4.5 温度测量系统  45-47
    4.5.1 温度测量系统原理  45-46
    4.5.2 数字温度表  46-47
    4.5.3 温度信号转换  47
  4.6 压力测量系统  47-49
    4.6.1 压力测量系统原理  47
    4.6.2 压力变送器  47-49
    4.6.3 Gems压力变送器压力信号转换  49
  4.7 流量测量系统  49-51
    4.7.1 流量测量系统原理  49
    4.7.2 流量计  49-51
    4.7.3 流量信号转换  51
  4.8 电机调速控制系统  51-53
    4.8.1 电机调速控制系统原理  51-52
    4.8.2 永磁同步电机调速系统  52-53
  4.9 模拟加载控制系统  53-55
    4.9.1 模拟加载控制系统原理  53-54
    4.9.2 比例溢流阀和比例放大器  54-55
  4.10 本章小结  55-57
5 液压测控系统实验方案的软件设计及性能测试对比分析  57-75
  引言  57
  5.1 液压系统实验方案的软件设计  57-66
    5.1.1 虚拟仪器和LabVIEW概述  57-58
    5.1.2 各个实验方案编程设计  58-63
    5.1.3 实现各类负载类型的编程设计  63-66
  5.2 液压系统实验方案性能测试及结果分析  66-73
    5.2.1 LK—YK 实验方案  66-68
    5.2.2 LB—YB 实验方案  68-70
    5.2.3 YB—LK 实验方案  70
    5.2.4 YK—LB 实验方案  70-72
    5.2.5 YB—LB 实验方案  72-73
  5.3 本章总结  73-75
6 液压系统所实现的负载类型分类及性能测试对比分析  75-89
  引言  75
  6.1 液压实验方案中可嵌入实现的负载类型  75-85
    6.1.1 压力型负载模拟  75-82
    6.1.2 流量型负载模拟  82-85
  6.2 负载应用举例  85-87
  6.3 本章小结  87-89
7 总结和展望  89-91
  7.1 总结  89-90
  7.2 展望  90-91
参考文献  91-95
致谢  95-97
附录  97

基于电液比例控制的机电装备数字化加载实验系统研究

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