双吊点启闭机液压系统动态特性研究

摘要

无论是水利枢纽、航运船闸、电站、防洪涝都要用到闸门，而闸门的开启和关闭都要用到专用的机械装置——启闭机。与体积庞大笨重的相同容量的卷扬式启闭机相比较，液压式启闭机的自重轻得多，而且水工结构布置简单，可以节省大量投资，尤其是当孔口数量较多时此优点更为显著。由于运行平稳，系统可方便地实现无级调速，能自动实现过载保护，易于与计算机连接，实现智能化控制等，液压式启闭机显示出了其明显的优越性。但是，液压启闭机作为闸门启闭主要发展方向的同时，也面临着系统动态性能不理想、系统同步精度不高、平衡回路稳定性差等等亟需解决的诸多问题。因此，本文从问题出发，采用一种新型的同步回路结构，完成控制策略的设计并改善了系统的动态性能以及平衡回路的稳定性，为启闭机液压系统今后的发展提供参考。
　　本研究主要内容包括：⑴阐述了启闭机液压系统的工作原理、研究现状、面临的主要问题，阐述论文的研究背景和意义。⑵阐述了系统关键元件A11VO比例变量泵以及FD型单向节流式平衡阀的工作原理。基于传递函数法分别建立了上述两个关键元件的数学模型，得出方框图，并推导出开环传递函数。就关键元件的主要结构参数变化分析其对系统动态特性的影响。根据推导出的开环增益，提出改善系统稳定性的可行方法。⑶对液压系统仿真软件AMESim做了简要介绍。利用HCD库分别建立了同步回路和平衡回路中的两个核心元件：A11VO比例变量泵以及FD型单向节流式平衡阀的仿真模型。验证了模型的准确性，得出抑制比例泵出口的压力冲击，稳定压力，提高系统的稳定性以及加快平衡回路系统的调节时间的方法。⑷介绍了PID控制算法各环节的作用以及参数整定方法。搭建了启闭机液压系统的AMESim仿真模型。结合系统模型进行了PID控制器的设计。在系统中引入PID控制器后，重点针对系统在阶跃偏载和1缸阶跃速度下比例泵控同步缸能否完成较为精确的位移跟随进行仿真。观察PID控制器的控制效果和动态性能。⑸介绍了前馈补偿控制器的工作原理，针对负载扰动的情况下，PID控制器的控制效果并不是十分的理想这一问题，通过前馈补偿控制策略来消除负载变化给系统带来的扰动。建立启闭机液压系统同步回路模块的传递函数方框图，在系统中引入前馈补偿环节，并设计了前馈补偿控制器。仿真结果表明，在相同偏载力干扰下，前馈PID控制较单纯PID控制的抑制干扰能力有了明显的改善。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2液压启闭机概述

1.3启闭机液压系统主要回路

1.4启闭机液压系统及关键技术国内外发展现状

1.5本课题研究意义及内容

第二章 启闭机液压系统动态特性研究

2.1启闭机液压系统概述

2.2关键元件动态特性分析

2.3本章小结

第三章 基于AMESim的系统关键元件建模仿真

3.1 AMESim软件介绍

3.2 A11VO比例变量泵的AMESim仿真

3.3 FD型单向节流式平衡阀AMESim仿真

3.4 本章小结

第四章 启闭机液压系统的PID控制

4.1 PID控制算法概述

4.2 启闭机液压系统的PID控制器参数整定

4.3 PID控制的仿真研究

4.4 本章小结

第五章 启闭机液压系统前馈补偿PID控制

5.1前馈补偿控制器概述

5.2前馈补偿控制器设计

5.3 启闭机液压系统的前馈补偿PID控制仿真研究

5.4 本章小结

总结与展望

1.总结

2.展望

参考文献

致谢

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