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中空电液伺服马达低速特性的研究

作　者: 陈智明
导　师: 赵克定
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 机械电子工程
关键词: 中空电液伺服马达 低速特性 Stribeck摩擦模型 插入式重复控制
分类号: TH137.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


高精度中空式电液伺服马达作为液压仿真转台内框的驱动元件,其性能的优劣直接影响了转台的性能和仿真精度。低速性能是中空电液伺服马达的关键技术指标之一。良好的低速性能不仅能简化整个系统的结构,也为系统实现宽调速创造了条件。因此,对中空电液伺服马达的低速性能进行深入的研究,对于提升高精度仿真转台的性能具有重要意义。本文在查阅国内外资料的基础上,综述了中空电液伺服马达的研究现状和发展趋势,概述其关键技术及其系统低速理论研究进展,确定了本文的研究方向。首先,本文通过推导中空电液伺服马达动力学方程,建立了马达的数学模型。通过对不同摩擦模型的对比分析,选用工程上常用的Stribeck摩擦模型作为分析和仿真的依据,并在此基础上对系统性能进行了分析。其次,针对中空电液伺服马达的爬行现象,对其爬行机理做详细的探讨,在此基础上进行深入的理论分析,讨论了影响马达爬行的若干因素。在控制策略上,针对马达的爬行问题,采用了传统的PID控制策略,由于马达爬行的周期性,在PID基础上引入了插入式重复控制方法,仿真结果表明,此方法能够很好地抑制马达的爬行。最后,针对理论分析的结果,本文在中空马达实验台上进行了马达低速实验。实验结果表明插入式重复控制方法能够在PID的基础上进一步改善马达的爬行,提高马达的低速性能。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第1章 绪论  8-13
  1.1 课题的研究背景及意义  8-9
  1.2 中空电液伺服马达仿真转台的发展概况  9-11
    1.2.1 中空电液伺服马达仿真转台的应用情况  9-10
    1.2.2 中空电液伺服马达的关键技术  10-11
  1.3 电液位置伺服系统低速理论研究的进展简况  11
  1.4 课题提出及论文主要工作  11-13
第2章 中空电液伺服马达的建模  13-21
  2.1 引言  13-14
  2.2 中空电液伺服马达的数学模型  14-18
    2.2.1 中空电液伺服马达位置伺服系统的组成  14
    2.2.2 阀控马达动力机构的数学模型  14-16
    2.2.3 系统其它环节的数学模型  16
    2.2.4 系统的数学模型  16-17
    2.2.5 系统的参数计算  17-18
  2.3 系统性能分析  18-20
    2.3.1 系统稳定性分析  18
    2.3.2 系统频率特性分析  18-19
    2.2.3 系统精度分析  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章 中空马达低速爬行特性分析  21-35
  3.1 引言  21
  3.2 摩擦特性概述  21-27
    3.2.1 摩擦的机理  21-22
    3.2.2 摩擦模型的分析与比较  22-27
  3.3 摩擦特性对马达爬行性能影响的理论分析  27-32
    3.3.1 马达爬行现象分析  27-28
    3.3.2 马达爬行现象的数学建模及分析  28-32
  3.4 马达爬行的其它影响因素  32-33
  3.5 仿真分析  33-34
  3.6 本章小结  34-35
第4章 系统低速控制策略及仿真研究  35-50
  4.1 引言  35
  4.2 马达低速特性的评定方法  35-36
  4.3 PID 控制策略  36-39
    4.3.1 常规数字PID 控制  36-38
    4.3.2 基于PID 控制器的伺服系统  38-39
  4.4 重复控制策略  39-46
    4.4.1 重复控制器介绍  39-41
    4.4.2 重复控制器性能分析  41-43
    4.4.3 重复控制器的设计  43-46
  4.5 仿真研究  46-49
  4.6 本章小结  49-50
第5章 中空电液伺服马达低速实验研究  50-55
  5.1 引言  50
  5.2 中空马达实验台系统组成  50-51
  5.3 中空马达伺服系统低速实验研究  51-54
    5.3.1 马达低速爬行实验  51-52
    5.3.2 PID 控制器和重复控制器的对比实验  52-53
    5.3.3 油源压力对低速特性的影响实验  53-54
  5.4 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-61
致谢  61

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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 > 液压马达、液压缸和泵
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