内部间接反馈式数字液压缸特性仿真研究

摘要

数字液压技术与应用和航空航天的液压伺服控制系统二者称为目前世界上最先进的液压技术。数字液压缸与传统的伺服阀控制液压缸比，其结构简单、抗污染和干扰能力强，并且生产成本低，有广阔的应用空间。
　　本文主要针对数字液压缸的稳定性、刚度特性、响应特性和准确性等特性进行研究。首先查阅大量文献，研究分析了四种类型数字液压缸的结构，并且对其性能进行了比较，确定了内部间接反馈式数字液压缸为本文的研究对象。然后确定了该数字液压缸的结构参数，建立了完整的数学模型，利用Matlab和AMESim两种仿真软件分别建立了详细的仿真模型。在时域和频域上分别仿真研究了阀芯面积梯度、中位预开口量、阀芯的移动幅度、供油压力、反馈螺母导程、输入信号的幅值等因素对数字液压缸稳定性、刚度特性、响应特性和准确性的影响。
　　数字液压缸稳定性研究。考虑阀芯面积梯度、移动幅度和中位开口量三个主要参数的对数字液压缸稳定性的影响规律。阀芯面积梯度越小、阀芯移动幅度越大以及阀的开口量为正开口时，数字液压缸的稳定性越好。
　　数字液压缸刚度特性研究。本文研究阀芯面积梯度、中位开口量螺杆螺母导程和供油压力四个结构参数对数字液压缸刚度的影响规律。其中阀芯面积梯度与刚度大小无关，中位开口量越小、螺杆螺母导程越大和供油压力越大时，数字液压缸的刚度越大。
　　数字液压缸响应特性研究。本文研究阀芯面积梯度、输入信号幅值等参数对数字液压缸响应特性的影响规律。当阀芯的面积梯度越小、输入信号幅值越小，数字液压缸的响应越快。
　　准确性研究。本文研究螺旋升角对数字液压缸的控制精度的影响规律，旨在提出螺旋升角的确定准则。研究发现滚珠丝杠的螺旋升角在10.61°～24.45°内，数字液压缸的准确性较好。
　　带动压反馈装置的数字液压缸特性研究。本文还建立带动压反馈装置的数字液压缸的数学模型，对动压反馈装置结构参数进行了设计，研究发现，带动压反馈装置的数字液压缸既能提高系统的稳定性同时也不减小系统的动态刚度。
　　本文对数字液压缸研究的成果，为今后数字液压缸研制具有一定的理论指导意义。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 数字液压技术及数字液压缸发展概况

1．2．1 数字液压技术概述

1．2．2 数字液压缸发展概况

1．2．3 数字液压缸仿真技术

1．2．4 数字液压缸分类

1．3 数字液压缸研制现状

1．3．1 数字液压缸稳定性

1．3．2 数字液压缸响应特性

1．3．3 数字液压缸准确性

1．4 数字液压缸研制的关键技术

1．5 论文研究的主要内容

2 内部间接反馈式数字液压缸数学模型建立

2．1 数字液压缸总体方案

2．1．1 内部间接反馈式数字液压缸工作原理

2．1．2 内部间接反馈式数字液压缸主要参数

2．2 内部间接反馈式数字液压缸各环节数学模型建立

2．2．1 反馈机构数学模型建立

2．2．2 液压滑阀流量连续性方程建立

2．2．3 内部间接反馈式数字液压缸流量连续性方程建立

2．2．4 内部间接反馈式数字液压缸力平衡方程建立

2．3 内部间接反馈式数字液压缸方块图

2．4 本章小结

3 内部间接反馈式数字液压缸特性研究与仿真

3．1 稳定性分析

3．1．1 稳定性数学建模

3．1．2 内部间接反馈式数字液压缸AMESim仿真模型建立

3．1．3 设置具体运行参数

3．1．4 稳定性仿真分析

3．2 刚度特性

3．2．1 刚度推导

3．2．2 刚度特性仿真分析

3．3 响应特性

3．3．1 测试系统快速性

3．3．2 测试系统带宽

3．3．3 幅值对系统带宽影响

3．3．4 面积梯度对系统带宽影响

3．4 准确性

3．4．1 内部间接反馈式数字液压缸阶跃响应

3．4．2 内部间接反馈式数字液压缸斜坡响应

3．5 本章小结

4 带动压反馈装置的内部间接反馈式数字液压缸特性与仿真

4．1 动压反馈装置结构及其工作原理

4．2 带动压反馈装置的内部间接反馈数字式液压缸数学模型建立

4．3 动压反馈装置的参数计算

4．4 带动压反馈装置的内部间接反馈式数字液压缸仿真研究

4．5 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

作者简历

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