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              鼎湖升降车出租,肇庆鼎湖升降车出租,肇庆升降车出租     ♒  打喷嚏是鼻子痒,做梦是心里想    ♒  升降车的分腔容积直驱电液速度位置复合控制系统特性???           由于阀控系统始终存在节流损失,进一步结合进出独立阀控原理和变转速泵控原理,提出新的分腔独立变转速容积控制系统,称为分腔容积直驱系统。使用两个伺服电机和两个双向定量泵作为动力源,直接驱动液压缸的两腔,回路中无节流元件,相对于阀控系统能量效率有了极大提高。但由于只能通过两个电机的转速实现对系统的控制,故系统泄漏,压力控制,位置控制,液压缸的预压紧等都是要解决的问题。主要对分腔容积直驱系统的动静态特性进行分析,提出总压力控制原理以及设计相应的控制策略,并对其运行特性进行仿真分析。



             1分腔容积直驱系统工作原理:   回路工作原理分腔容积直驱系统的基本回路,由伺服电机与可双向旋转的定量泵组成变转速泵,两个相互独立的变转速泵分别控制液压缸的两腔,则系统只存在两个自由度。通过设计合理的策略以控制两台电机的转速,可补偿系统泄漏,实现缸的预压紧,并对液压缸的运行速度和位置进行控制。2总压力控制原理在阀控缸系统中,由于阀零位的泄漏,使液压缸两腔静压平衡,且两腔的压力之和始终为定值,即系统的设定压力,这种特性可以补偿油液压缩和系统泄漏。当液压缸运M1M2mF70动或负载改变时,两腔压力朝着相反的方向变化以平衡外负载,但其压力之和始终保持不变。当应用变转速泵控系统对液压缸进行控制时,应使系统起始位置得到与阀控系统一样的状态。因此,借鉴阀控缸系统两腔预压紧的原理,提出了分腔容积直驱系统总压力控制回路原理,在位置环的基础上叠加总压力回路,以实现系统的预张紧状态和四象限驱动功能。两台电机的转速控制信号均由两部分组成,一部分来自位置控制回路,包括PI控制和加速度反馈调节等信号;另一部分来自总压力回路,根据设定的总压力信号与两腔压力和的差值进行PI调节。其中两电机转速之间位置回路系数由液压缸两腔的面积和两泵的排量决定,压力回路的系数与系统的泄漏有关,其作用是控制两电机的转速补偿泄漏,实现缸的预压紧,使系统具有与阀控系统类似功能。根据提出的系统控制回路原理,下面对其动静态特性进行理论推导和分析,以了解该系统的工作特性并确定其中控制参数。

        



               2系统静动态特性研究,   1压力流量特性对于阀控缸系统,其压力流量特性是指,当系统处于稳态时,阀的负载压力,负载总压力回路位置回路流量和阀芯位移三个变量之间的关系。流量压力曲线族反应了系统的工作范围和工作能力,并对系统的稳定性有影响。在分腔容积直驱系统中虽然没有比例阀或伺服阀,但可类比阀控缸系统,建立起这一特性。阀控缸系统中是通过改变阀芯位移来改变负载流量,而在分腔容积直驱系统中,是通过控制泵的转速来控制流量,故可定义分腔容积直驱系统的压力流量特性为,缸的速度v,负载压力Lp和泵的转速n三者之间的关系Lv=f(p,n)。根据力平衡关系定义负载压力。若取两泵的排量相等,都为p1p2pV=V=V根据速度平衡关系考虑泄漏的情况下,两泵都只有一个压力面,需确定泄漏系数,分别记为v1q、v2q。外伸时,缸的速度.  若两泵的最高转速相同,系统运行的最大速度.  两边同除以maxv,归一化处理.  由此可见,液压缸伸出时,速度v与负载压力Lp的关系是斜率为负值的直线,缩回时,缸的速度,  两边同除以最大速度maxv归一化处理.   缸缩回时的速度压力特性也为斜率为负值的直线,其中斜率.   伸出缩回时速度压力特性曲线的斜率不同,其原因是假设两泵的最大转速相同,但液压缸两腔的面积不同,因此在进行归一化处理时斜率会存在一个因子的差异。故负载压力Lp的取值范围.   其物理意义为:向左最大负载,向右最大负载。据上面分析可知,缸阻抗伸出时的最大负载压力,超越伸出时的最大负载压力,阻抗缩回时的最大负载压力,超越缩回时的最大负载压力。阀控缸系统的流量与压力为非线性关系,而分腔容积直驱系统的速度与压力关系为线性关系,表明在其工作范围内具有相同的速度增益,在所有工作点都具有一致的回路增益特性。当系统元件确定后,则系统的速度和压力关系主要受泄漏系数v1q、v2q的影响,故其斜率值非常小。表明随着负载压力的变化,缸的运动速度变化非常小,具有较高的动态刚度,系统能够获得优化的动静态特性。



               2泄漏系数,   在本系统中,只能通过调节两泵的转速以实现控制,故系统的泄漏特性必须考虑在内。因此定义与总压力控制信号有关的泄漏系数,该系数的作用是,当系统处于零负载作用的工况下,控制两泵的转速以补偿系统的泄漏,保证总压力回路可以正常工作,防止液压缸的位置发生漂移。根据定义,可在负载压力和液压缸速度时确定泄漏系数。无杆腔的流量连续性方程,  有杆腔的流量平衡关系,  当Lp=0时,系统的压力关系变,故可得到此时每个泵的转速,   故可确定泄漏系数,泄漏系数值与两腔的面积比和系统的泄漏特性有关,若两泵的排量不同时,还有排量的比值有关。由此可以得到每个泵转速的给定信号为位置回路信号和压力回路信号之和。  



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              3压力增益函数系统压力增益函数是描述电液伺服系统的又一重要关系。对于阀控系统,压力特性是指封闭液压缸的两腔油路,保持系统供油压力不变时,阀口开度与负载压力之间的关系。而对于该系统,可类比阀控缸系统的特性,定义分腔容积直驱系统的压力增益特性为,当系统处于定位状态时(v=0),总压力设定为恒定值,负载压力与泵转速之间的关系L2p=f(n)。当总压力确定以后,即可得到两腔压力与转速的关系,这一特性主要由系统的泄漏特性决定,因为泵的泄漏特性是由泵的结构决定的,因此一旦系统确定之后,该特性不能够随意改变。




               4动态特性,为研究分腔容积直接闭环驱动非对称缸伺服系统的动态特性,首先对简单的位置控制回路动态性进行研究。为研究该系统位置回路的动态特性,并分析系统主要参数与性能之间的关系,需建立系统经过线性化的传递函数。对此做出如下假设 (1)系统为总压力控制回路,且总压力值保持不变;(2)液压油的弹性模量为常数,不随容腔体积和压力大小改变;(3)液压缸的摩擦力在工作点附近视为常数。液压缸无杆腔的流量连续性方程,   有杆腔的流量连续性方程,Cic为内泄漏系数,Cie为外泄漏系数,B为油液体积弹性模量。若取活塞处于中位进行分析,负载压力的微分方程.  若不考虑泄漏流量和补偿泄漏的流量,则根据转速之间关系及上式联立.   不考虑弹性负载的情况下,运动微分方程为LAp=mx+bx+F(5-32)式中,m为负载质量,b为粘性阻力系数,F为外负载力。拉氏变换得22LAP=msX+bsX+F(5-33)可得开环传递函数框图,   系统的固有频率主要受油液弹性体积模量,缸两腔体积大小,两腔面积及负载的影响,并且随着活塞杆位置的不同而变化。该系统的阻尼比受泄漏性能和液压缸摩擦力的影响较大,因为泄漏和摩擦都比较小,因此该液压回路的阻尼比也很小。因此若采用传统的比例调节或者PID调节,在满足稳定性的前提下,难以通过调整参数得到较好的动静态特性,必须加入位置反馈校正环节来控制。其中最有效的是加入速度反馈或加速度反馈调节,加入速度反馈调节的作用是提高回路的静态刚度,增加系统的固有频率,但降低系统的开环增益和阻尼比,而降低阻尼比会使得系统的稳定余量更小。加入加速度反馈的作用,能够在保持开环增益和固有频率不变的情况下,增加系统的阻尼比,增加系统的幅值裕度,可以提高系统的稳定性。在本系统中,液压回路的固有频率约17Hz,而伺服电机和泵结合的频宽约50Hz,故无加入速度反馈的必要,在仿真和试验中仅加入加速度反馈以提高系统稳定性。




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