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四级同步比例伸缩液压缸控制系统的研究与应用

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作为电液控制系统执行元件之一的液压缸,其性能的优劣关系到整个电液控制系统的性能。多级同步比例伸缩液压缸的稳定性比单级液压缸的稳定性还要差。多级同步比例伸缩液压缸的结构、缸内部各个物理量之间的耦合关系以及系统采用的控制阀、控制策略都会对多级同步比例伸缩液压缸的性能有重要影响。
　　 在归纳单作用多级液压缸各种工作状况及存在的缺点的基础上,本文给出了多级同步比例伸缩液压缸的原理框图,并且探讨了多级同步比例伸缩液压缸各级活塞之间的速度与压力关系。其中重点介绍了四级同步比例伸缩液压缸,给出了四级同步比例伸缩液压缸的通用模型和等效结构。
　　 本文以四级同步比例伸缩液压缸为研究对象,在弄清楚各级液压缸流量连续性方程和各级活塞力平衡方程的基础上,详细推算位置控制系统中各环节的传递函数,包括控制阀的传递函数、负载干扰的传递函数,四级液压缸每级活塞的传递函数,活塞位移与负载转角的传递函数,角位移传感器的传递函数等。根据四级同步比例伸缩液压缸位置控制系统各环节的推导公式得到了所在系统的数学模型,在.Matlab6.5环境下编程仿真计算出第四级活塞的位移、运动速度,第四级液压缸、第一级液压缸的工作压力;并借助于仿真软件Matlab6.5/SIMULINK对本文所建立的系统模型进行初始状态下的阶跃响应仿真。
　　 仿真的结果表明,四级同步比例伸缩液压缸位置控制系统在配备相应的PID校正环节后,能够实现较精确的位置控制,验证了四级同步比例伸缩液压缸位置控制系统的可行性。能够解决一般多级液压缸在推动大负载运动时活塞换级过程中的冲击问题,大大减少多级液压缸活塞外伸时间,提高工作效率,同时还可以实现大负载,大行程,小流量快速控制,这对改进国防武器装备性能展开研究具有指导意义和一定的应用价值。

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