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以高速开关阀为导阀的多路换向阀的研究

作　者: 朱丹
导　师: 刘顺安
学　校: 吉林大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 高速开关阀 多路换向阀 PWM 自适应模糊PID 联合仿真
分类号: TH137.52
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 3次
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内容摘要


轮式装载机在国家经济建设中发挥着重要的作用。轮式装载机工作装置的操纵控制方式,从机械式拉杆控制到先导液压油控制,经历了一个技术不断进步的发展过程。采用液压先导式多路换向阀的工作装置,虽然性能可靠,但是由于其操纵力较大,容易使操作者疲劳。而后一些厂家将电液比例阀应用于主换向阀上面,但是电液比例阀的价格相对较高,且容易受到油液污染的影响,维护不便。以上缺点限制了装载机的应用。高速开关阀具有结构简单、价格低、工作可靠、寿命长、易于维修、抗污染能力强、可在恶劣的环境下工作等特点。特别是高速开关阀具有较高的响应速度,重复误差小,可直接采用计算机控制,省去了模拟量控制要求各环节间的线性和连续性,控制简单。但是由于高速开关阀本身结构的限制其输出的流量较小,很难直接应用于大流量装载机液压系统。所以本文采用其为先导阀控制多路换向阀构建一个大流量数字比例控制系统。本文建立的数字电液比例控制系统的原理是使用高速开关阀分别控制多路阀的两个控制腔压力,使之产生压力差,使多路阀的阀芯产生一定位移从而实现主阀换向和控制流量的大小。文中分析了多路阀控制腔压力的动态特性和开关阀对多路阀阀芯位置的控制原理,并进行了数学建模与仿真分析。另外,本文在综合考虑各种控制方法优劣的基础上,选用自适应模糊PID控制策略作为系统的控制方式,建立AMESim和MATLAB的联合仿真平台,对系统进行了仿真研究。通过和普通PID控制策略进行对比结果表明自适应模糊PID控制器设计效果较好。最后在实验室条件下进行了相关的实验研究。

全文目录


提要  4-7
第1章 绪论  7-13
  1.1 装载机概述  7-8
  1.2 装载机工作机构介绍  8-9
  1.3 数字式控制  9-10
  1.4 课题可行性和具体任务  10-11
  1.5 课题的意义  11-13
第2章 高速开关阀和多路换向阀特性研究  13-29
  2.1 高速开关阀的基本介绍  13-24
    2.1.1 高速开关阀的结构  13-14
    2.1.2 高速开关阀的液压控制回路形式  14-16
    2.1.3 脉宽调制技术  16-17
    2.1.4 脉宽调制信号的生成方法  17-19
    2.1.5 高速开关阀的阀芯运动分析  19-23
    2.1.6 高速开关阀的特性分析  23-24
  2.2 所用多路阀的基本介绍  24-25
  2.3 液压系统的建立  25-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章 开关阀控多路阀的建模与仿真分析  29-39
  3.1 仿真环境概述  29
  3.2 关于AMESIM  29-30
  3.3 仿真软件AMESIM 的优点  30-31
  3.4 多路阀控制腔压力的动态特性  31-34
  3.5 高速开关阀对主阀芯位置控制原理与仿真分析  34-38
    3.5.1 高速开关阀对主阀芯位置控制原理  34-36
    3.5.2 仿真分析  36-38
  3.6 本章小结  38-39
第4章 系统自适应模糊PID 控制仿真研究  39-51
  4.1 PID 控制器的原理  39-40
  4.2 自适应模糊PID 控制器的分析与设计  40-46
    4.2.1 模糊控制系统的组成  40-41
    4.2.2 模糊控制系统工作原理  41
    4.2.3 自适应模糊PID 控制原理与结构  41-42
    4.2.4 PID 参数对自适应模糊PID 控制系统的影响  42
    4.2.5 参数自调整模糊PID 控制算法  42-44
    4.2.6 自适应模糊PID 控制器的设计  44-46
  4.3 系统自适应模糊PID 控制仿真  46-50
    4.3.1 联合仿真平台的建立  46-47
    4.3.2 仿真平台特点  47
    4.3.3 仿真结果及分析  47-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章 系统实验研究  51-59
  5.1 实验方案与设备构成  51-55
    5.1.1 实验原理  51
    5.1.2 实验硬件设计  51-55
  5.2 设备标定  55-57
  5.3 控制腔压力与占空比测试实验  57-58
  5.4 本章小结  58-59
第6章 结论与展望  59-61
  6.1 结论  59-60
  6.2 展望  60-61
参考文献  61-63
致谢  63-64
摘要  64-66
ABSTRACT  66-68

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中图分类: > 工业技术 > 机械、仪表工业 > 机械零件及传动装置 > 液压传动 > 液压元件 > 液压控制阀
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