新型数字液压缸系统的设计与研究

摘要

世界传统液压技术一直没有实质性突破，其行业发展也是举步维艰，计算机技术与传统液压技术相结合成为新的研究趋势，数字液压技术应运而生。通过查阅控制技术、液压技术等相关资料及研究分析国内外数字液压缸的发展现状，最终确立本课题的研究方向。
　　本文设计研究的数字液压缸，其主要组成为步进电机、数字阀块、缸体、端盖、活塞、活塞杆、机械反馈机构、排气装置等，步进电机与数字阀块、缸体依次相连，将液压滑阀设计在数字阀块内部，机械反馈机构设计在活塞杆内，并与液压滑阀机械连接，对数字液压缸闭环反馈。数字液压缸所有的控制功能是通过控制步进电机旋转的角速度、角位移来实现的，步进电机通过驱动器能够接收PLC可编程控制器发出的数字脉冲序列，此脉冲序列的发送频率和数量直接影响步进电机的角速度和角位移，从而达到数字化控制的目的。
　　本论文具体阐述了数字液压缸的结构设计特点及其工作原理，绘制内部具体结构的CAD图，确定数字液压缸结构设计总体方案。通过深入研究数字液压缸系统各个组成环节，正确建立出系统的传递函数数学模型，给定系统仿真参数，利用 Matlab/Simulink仿真工具，对数字液压缸系统进行模拟仿真分析。具体分析了数字液压缸系统的稳定性及在额定负载下，系统对阶跃信号和正弦信号的响应情况。利用PLC作为整个数字液压缸控制系统的控制器，介绍了PLC控制系统的设计步骤，对输入输出I/O地址进行分配，并绘制出本系统的程序控制流程图。本论文的研究成果为今后数字液压系统的研究开发提供了理论依据，论文中丰富的材料和仿真数据具有重要参考价值。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外发展现状

1.3 数字液压缸及控制原理

1.4 本论文研究的目的及主要内容

第2章 数字液压缸结构系统设计

2.1 数字液压缸工作原理

2.2数字液压缸结构设计

2.3 滚珠丝杠的选型

2.4步进电机的介绍与选型

2.5驱动器的选型及接线方式

2.6本章小结

第3章 数字液压缸数学模型建立

3.1 输入环节模型建立

3.2转换机构环节模型建立

3.3液压滑阀流量连续性方程建立

3.4数字缸流量连续性方程建立

3.5数字液压缸力平衡方程建立

3.6 数字液压缸数学模型建立

3.7数字缸动态参数分析

3.8 本章小结

第4章 数字液压缸系统仿真分析

4.1 液压系统仿真技术

4.2 基于MATLAB 数字缸仿真分析

4.3 系统稳定性分析

4.4建立数字液压缸仿真模型

4.5 本章小结

第5章 数字液压缸控制系统设计

5.1 PLC控制系统设计

5.2 智能计数器介绍及选型

5.3 输入输出I/O地址分配

5.4 程序控制流程

5.5 本章小结

第6章 总结与展望

6.1总结

6.2展望

参考文献

致谢

作者简介

攻读硕士学位期间发表的论文和科研成果