电液比例控制技术在转向架分离装置中的应用研究

摘要

电液比例控制技术作为工程设备实现自动化控制的基本技术之一，因其控制原理简单、控制精度高、抗污染能力强、价格适中等优点得到了广泛的应用，已成为工业机械、工程建设机械及国防尖端产品不可或缺的重要手段。本文以单轨车辆转向架分离装置作为研究对象，对转向架分离装置的液压系统进行分析，设计液压系统原理图，将电液比例控制技术应用于升降回路、旋转回路及变量泵中，并对升降回路、旋转回路及变量泵进行了全面的分析研究。
　　首先，根据转向架分离装置中不同运动部件的功能与要求，完成升降回路、旋转回路及定位回路的液压原理图的设计，分析液压系统的受力情况并对各个回路的主要参数进行了分析计算，得出各个回路所需的压力和流量。
　　另外，通过比较“同等方式”和“主从方式”的同步精度，选择出适合升降回路的液压同步控制策略。对电液比例同步控制系统进行了数学建模，得到了比例阀的阻尼比以及系统开环传递函数，并对系统进行了PID校正，采用临界比例法确定PID控制器的参数。同时，利用Simulink软件对系统进行了仿真分析，得到同步系统的阶跃响应曲线和正弦响应曲线，验证了系统满足同步性的要求。
　　然后，本文在介绍转向架回转机构的工作原理的基础上，建立了回转机构液压系统系统的数学模型，利用Simulink软件对系统进行频率特性分析，画出开环Bode图和Nichols图，得到控制系统的相位裕量和幅值裕量，满足系统稳定性和快速性要求。在ADAMS中建立回转机构动力学简化模型，对ADAMS软件和MATLAB软件进行通信连接，实现了对回转机构的联合仿真分析。
　　最后，对恒压变量泵及比例压力控制泵的工作原理及控制特性进行了详细的分析，根据液压系统各个回路所需压力和流量，选择合理的变量方式，并结合实际情况提出对现有恒压变量泵进行简单改造，得到电液比例压力控制泵，使泵的输出压力及流量满足各个回路的要求。

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1 绪 论

1.1 课题的研究背景和意义

1.2 电液比例控制技术

1.3 本课题研究的主要内容

1.4 本章小结

2 转向架分离装置液压系统方案设计

2.1 单轨车辆转向架分离装置简介

2.2 液压系统概述

2.3 液压系统原理图设计

2.4 液压系统主要参数计算

2.5 液压系统的发热、泄漏、振动及噪声分析

2.6 本章小结

3 转向架分离装置中同步控制系统的分析研究

3.1 液压同步控制系统的分类

3.2 液压同步控制策略

3.3 升降机构液压同步系统数学模型的推导与建立

3.4 液压同步控制系统的仿真分析

3.5 本章小结

4 转向架分离装置回转机构的联合仿真研究

4.1 转向架分离装置回转机构的组成

4.2 回转机构控制系统模型的建立

4.3 系统的稳定性分析

4.4 ADAMS和MATLAB的联合仿真模型的建立

4.5 仿真结果与分析

4.6 本章小结

5 电液比例轴向变量柱塞泵的特性研究

5.1 电液比例变量泵的组成和分类

5.2 比例压力控制泵工作原理及其控制特性

5.3 比例压力控制泵在转向架分离装置中的应用

5.4 比例压力控制泵的节能特性

5.5 本章小结

6 结论

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录