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基于限压式变量泵的多执行器液压控制系统的稳定性研究

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摘要

1 绪论

1.1 课题研究背景与来源

1.1.1 限压式变量泵简介

1.1.2 液压调速回路概念

1.1.3 多执行器液压系统分类

1.1.4 单泵多执行器速度控制的影响因素

1.2 多执行器系统相关研究

1.2.1 国内多执行器系统的研究现状

1.2.2 国外多执行器系统的研究现状

1.3 液压系统的稳定性研究

1.3.1 液压系统的振动来源

1.3.2 国内外液压系统振动的研究现状

1.4 课题的研究意义和目的

1.5 本章小结

2 单泵单执行器系统介绍与稳定性分析

2.1 单泵驱动单执行器液压系统原理

2.2 单泵单执行器系统构成

2.2.1 变量泵基本结构与原理

2.2.2 负载基本结构及原理

2.3 单泵单执行器系统建模

2.3.1 滑阀(含变量缸反馈)数学模型

2.3.2 泵压力控制阀数学模型

2.3.3 变量缸数学模型

2.3.4 泵高压腔数学模型

2.3.5 溢流阀数学模型

2.3.6 负载马达数学模型

2.4 单泵单执行器系统稳定性分析

2.4.1 单执行器系统变量泵传递函数

2.4.2 单泵单执行器系统稳定性分析

2.5 本章小结

3 单泵单执行器系统的仿真与实验

3.1 单泵单执行器系统的仿真模型

3.1.1 基于Matlab液压模型

3.1.2 基于AMESim液压模型

3.1.3 液压模型的参数设置

3.2 单泵单执行器系统的仿真分析

3.2.1 溢流阀入口压力的作用面积

3.2.2 恒压控制阀的流量增益系数

3.2.3 泵高压腔容积

3.2.4 弹性模量

3.2.5 恒压控制阀的弹簧

3.2.6 变量缸无杆腔面积

3.2.7 恒压控制阀输入-输出油路间阻尼孔直径

3.3 单泵单执行器系统的实验

3.3.1 实验原理与步骤

3.3.2 实验元件

3.3.3 实验结果

3.3.4 溢流阀试验

3.4 本章小结

4 单泵多执行器系统的仿真与稳定性分析

4.1 单泵多执行器系统简介

4.1.1 减压阀基本结构及原理

4.2 单泵多执行器系统调速控制分析

4.2.1 减压阀前执行器节流调速控制

4.2.2 减压阀后执行器节流调速控制

4.3 单泵多执行器系统建模

4.4 单泵多执行器系统稳定性分析

4.4.1 减压阀前执行器单独先后工作工况

4.4.2 减压阀前执行器先工作,减压阀后执行器后工作工况

4.4.3 以单泵单执行器系统为基础的稳定性分析

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

作者简介

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摘要

随着能源危机的日益临近,节能型产品逐渐进入人们视野后,也越来越受到人们的重视。节能型液压泵作为液压系统的动力源,针对其的研究和研制开发空前繁荣。在此背景下,本课题研究的比例限压式变量泵应运而生。在本文中,对基于限压式变量泵驱动的单泵单执行器系统进行理论分析、系统建模和实验验证。提出对于单泵单执行器系统的稳定性有显著影响的参数,并经过仿真和实验认证。在此基础上,对基于限压式变量泵驱动的单泵多执行器系统进行稳定性分析和仿真,在分析液压回路和限压式变量泵的压力-流量曲线后,提出对于单泵多执行器系统稳定性有显著影响的参数,经过仿真进行验证。
  本文的主要内容如下:
  第一章首先对液压调速回路的概念、多执行器液压系统的分类以及单泵多执行器速度控制的影响因素进行背景介绍。然后对国内外多执行液压系统的研究现状进行介绍。由于本文对限压式变量泵驱动的液压系统的稳定性进行分析讨论,所以在绪论中也对液压系统的振动来源以及国内外对液压系统振动的研究现状进行简要归纳和总结。
  第二章在分析单泵单执行器系统稳定性时,对系统进行建模,对系统中的限压式变量泵着重分析稳定性。代入经验数据后,对数学模型进行一定程度上的优化,得到简化后的数学模型,根据伯德图对系统的稳定性进行分析,并得出影响限压式变量泵稳定性的主要参数。
  第三章在仿真软件Matlab和AMESim中搭建仿真模型,将理论分析得到的参数代入仿真模型中进行验证,发现仿真现象能验证理论分析。在仿真的基础上,对实物进行改善,将理论分析及仿真验证的参数进行调节,结果该单泵单执行器系统调节稳定,从而验证理论模型和仿真模型。
  第四章在单泵单执行器的基础上,对单泵多执行器的系统稳定性进行分析。分别通过液压回路的数学模型和限压式变量泵独特的压力-流量曲线进行分析,得到影响单泵控制多执行器系统的稳定性的主要参数,并在仿真模型中加以验证。并验证前文中影响限压式变量泵驱动的单泵单执行器系统的稳定性的主要参数在单泵多执行器系统中的影响。
  第五章全文在工作总结中对本文基于限压式变量泵驱动的单泵单执行器系统和单泵多执行器系统两类的研究内容进行了概括总结,得出了几点关于限压式变量泵控制的液压系统的结论。在文后对将来的进一步潜在工作进行了工作的展望。

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